Hidrogen dövri cədvəlin ilk elementidir və kainatda ən çox yayılmış kimyəvi maddədir. Bütün barion kütləsinin təqribən 75%-ni təşkil edən hidrogen ulduzlarda və qaz nəhəngi planetlərdə böyük miqdarda olur.
Hidrogen simvolu H və atom nömrəsi 1 olan kimyəvi elementdir. Ən yüngül element kimi hidrogen tək protondan və ən çox yayılmış formada tək elektrondan ibarətdir. O, adətən otaq temperaturunda qaz, xüsusilə də iki atomlu molekul ( \(H_2\) ) şəklində tapılır.
Hidrogen qazı ( \(H_2\) ) rəngsiz, qoxusuz, dadsız, toksik olmayan və tez alışandır. Standart temperaturda və təzyiqdə təxminən \(0.08988 \, \textrm{g/L}\) sıxlığına malikdir və onu havadan daha az sıx edir. Bu qaz iki hidrogen atomu bir-birinə bağlandıqda və elektronlarını paylaşdıqda əmələ gəlir.
Hidrogen qazı müxtəlif üsullarla, o cümlədən buxar-metan reformasiyası və elektroliz yolu ilə istehsal edilə bilər. Buxar-metan reformasiyası hazırda ən sərfəli üsuldur və metanın yüksək temperaturlu buxarla reaksiya verməsini nəzərdə tutur. Digər tərəfdən elektroliz suyu hidrogen və oksigenə bölmək üçün elektrikdən istifadəni nəzərdə tutur.
Hidrogenin geniş tətbiq sahəsi var. Kimya sənayesində gübrənin əsas tərkib hissəsi olan ammonyak istehsalı üçün istifadə olunur (Haber prosesi ilə). Hidrogen həmçinin neftin emalı, metalların təmizlənməsi və xlorid turşusu istehsalında istifadə olunur. Üstəlik, təmiz yanacaq kimi hidrogen avtomobilləri gücləndirmək və elektrik enerjisi istehsal etmək vəd edir, əlavə məhsul kimi yalnız su istehsal edir.
Hidrogen kainatda ən bol element kimi mühüm rol oynayır. Günəş də daxil olmaqla ulduzlarda nüvə birləşməsinin əsas yanacağıdır. Ulduzların nüvəsində hidrogen atomları birləşərək helium əmələ gətirir və bu prosesdə böyük miqdarda enerji açır. Bu nüvə sintezi ulduzları işıqlandırır və Yerdəki həyatı dəstəkləyən enerjini təmin edir.
Hidrogenin üç əsas izotopu var: protium ( \(^1H\) ), deuterium ( \(^2H\) ) və tritium ( \(^3H\) ). Neytronları olmayan protium ən çox yayılmış formadır. Deyterium və ya ağır hidrogen bir neytron ehtiva edir və nüvə reaktorlarında və ağır su istehsalı üçün istifadə olunur. İki neytronlu tritium radioaktivdir və nüvə silahlarında və elmi tədqiqatlarda izləyici kimi istifadə olunur.
Sadə təcrübələr hidrogen qazının xüsusiyyətlərini və reaksiyalarını nümayiş etdirə bilər. Klassik təcrübələrdən biri hidrogen qazı əmələ gətirən metalın turşu ilə reaksiyasıdır. Məsələn, sinkin xlorid turşusu ilə reaksiyası ( \(Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\) ) təhlükəsiz şəkildə hidrogen qazı yaradır, daha sonra qazın yanına yanan şinlə gətirərək və xarakterik "pop" səsini müşahidə etməklə sınaqdan keçirmək olar. hidrogenin olması.
Hidrogen təmiz yanacaq olsa da, onun istehsalı və saxlanması çətinliklər yaradır. Hal-hazırda hidrogenin çox hissəsi istixana qazı emissiyalarına töhfə verən qalıq yanacaqlardan istehsal olunur. Bununla belə, bərpa olunan enerji ilə işləyən elektroliz yolu ilə istehsal olunan yaşıl hidrogenin istifadəsini artırmaq üçün bu təsirin azaldılması üçün səylər davam etdirilir. Üstəlik, alovlanma qabiliyyətinə görə, hidrogen partlayışların qarşısını almaq üçün diqqətli işləmə və saxlama tələb edir.
Hidrogen həm sənaye, həm də kainatın təbii prosesləri üçün vacib olan əsas elementdir. Onun sadə atom quruluşu kimyəvi reaksiyalardakı mürəkkəb rolunu, enerji istehsalını və təmiz yanacaq mənbəyi kimi potensialını inkar edir. Onun davamlı istehsalı və istifadəsində irəliləyişlər əhəmiyyətli ekoloji və iqtisadi fayda verə bilər.
