Hidrogjeni është elementi i parë në tabelën periodike dhe është substanca kimike më e bollshme në Univers. Duke përbërë afërsisht 75% të të gjithë masës barionike, hidrogjeni gjendet në sasi të mëdha në yje dhe planetë gjigantë me gaz.
Hidrogjeni është një element kimik me simbolin H dhe numrin atomik 1 . Si elementi më i lehtë, hidrogjeni përbëhet nga një proton i vetëm dhe, në formën e tij më të zakonshme, nga një elektron i vetëm. Zakonisht gjendet si një gaz, veçanërisht një molekulë diatomike ( \(H_2\) ), në temperaturën e dhomës.
Gazi hidrogjen ( \(H_2\) ) është pa ngjyrë, pa erë, pa shije, jo toksik dhe shumë i ndezshëm. Ka një densitet prej përafërsisht \(0.08988 \, \textrm{g/L}\) në temperaturë dhe presion standard, duke e bërë atë më pak të dendur se ajri. Ky gaz formohet kur dy atome hidrogjeni lidhen së bashku dhe ndajnë elektronet e tyre.
Gazi hidrogjen mund të prodhohet me metoda të ndryshme, duke përfshirë reformimin me avull-metan dhe elektrolizën . Reformimi me avull-metan është aktualisht metoda më me kosto efektive dhe përfshin reagimin e metanit me avull me temperaturë të lartë. Elektroliza, nga ana tjetër, përfshin përdorimin e energjisë elektrike për të ndarë ujin në hidrogjen dhe oksigjen.
Hidrogjeni ka një gamë të gjerë aplikimesh. Përdoret në industrinë kimike për prodhimin e amoniakut (nëpërmjet procesit Haber), i cili është një përbërës kyç në pleh. Hidrogjeni përdoret gjithashtu në rafinimin e naftës, trajtimin e metaleve dhe prodhimin e acidit klorhidrik. Për më tepër, si lëndë djegëse e pastër, hidrogjeni premton fuqizimin e automjeteve dhe gjenerimin e energjisë elektrike, duke prodhuar vetëm ujë si nënprodukt.
Hidrogjeni luan një rol kritik në univers si elementi më i bollshëm. Është karburanti kryesor për shkrirjen bërthamore në yje, duke përfshirë Diellin tonë. Në thelbin e yjeve, atomet e hidrogjenit shkrihen për të formuar helium, duke çliruar sasi të mëdha energjie në proces. Ky bashkim bërthamor ndriçon yjet dhe siguron energjinë që mbështet jetën në Tokë.
Hidrogjeni ka tre izotope primare: protium ( \(^1H\) ), deuterium ( \(^2H\) ) dhe tritium ( \(^3H\) ). Protium, pa neutrone, është forma më e zakonshme. Deuteriumi, ose hidrogjeni i rëndë, përmban një neutron dhe përdoret në reaktorët bërthamorë dhe për prodhimin e ujit të rëndë. Tritium, me dy neutrone, është radioaktiv dhe ka aplikime në armët bërthamore dhe si gjurmues në kërkimin shkencor.
Eksperimentet e thjeshta mund të demonstrojnë vetitë dhe reaksionet e gazit të hidrogjenit. Një eksperiment klasik është reagimi i metalit me acidin, i cili prodhon gaz hidrogjen. Për shembull, duke reaguar zinkun me acid klorhidrik ( \(Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\) ) gjeneron në mënyrë të sigurt gaz hidrogjen, i cili më pas mund të testohet duke sjellë një splint flakërues pranë gazit dhe duke vëzhguar një tingull karakteristik 'pop', që tregon prania e hidrogjenit.
Ndërsa hidrogjeni është një lëndë djegëse e pastër, prodhimi dhe ruajtja e tij paraqesin sfida. Shumica e hidrogjenit prodhohet aktualisht nga lëndët djegëse fosile, duke kontribuar në emetimet e gazrave serrë. Megjithatë, përpjekjet për të rritur përdorimin e hidrogjenit të gjelbër, të prodhuar nëpërmjet elektrolizës së fuqizuar nga energjia e rinovueshme, janë duke u zhvilluar për të zbutur këtë ndikim. Për më tepër, për shkak të ndezshmërisë së tij, hidrogjeni kërkon trajtim dhe ruajtje të kujdesshme për të shmangur shpërthimet.
Hidrogjeni është një element themelor, thelbësor si për industrinë ashtu edhe për proceset natyrore të universit. Struktura e saj e thjeshtë atomike hedh poshtë rolin e saj kompleks në reaksionet kimike, prodhimin e energjisë dhe potencialin si një burim i pastër karburanti. Përparimet në prodhimin dhe përdorimin e qëndrueshëm të tij mund të kenë përfitime të rëndësishme mjedisore dhe ekonomike.
