Hidrojeni ni kipengele cha kwanza kwenye jedwali la upimaji na ndicho dutu ya kemikali iliyo nyingi zaidi katika Ulimwengu. Inajumuisha takribani 75% ya wingi wa baryonic, hidrojeni hupatikana kwa wingi katika nyota na sayari kubwa za gesi.
Hidrojeni ni kipengele cha kemikali chenye alama H na nambari ya atomiki 1 . Kama kipengele nyepesi zaidi, hidrojeni ina protoni moja na, katika hali yake ya kawaida, elektroni moja. Kwa kawaida hupatikana kama gesi, haswa molekuli ya diatomiki ( \(H_2\) ), kwenye joto la kawaida.
Gesi ya hidrojeni ( \(H_2\) ) haina rangi, haina harufu, haina ladha, haina sumu na inaweza kuwaka sana. Ina msongamano wa takriban \(0.08988 \, \textrm{g/L}\) katika halijoto ya kawaida na shinikizo, na kuifanya iwe chini ya mnene kuliko hewa. Gesi hii huundwa wakati atomi mbili za hidrojeni zinapoungana na kushiriki elektroni zao.
Gesi ya hidrojeni inaweza kuzalishwa kupitia mbinu mbalimbali, ikiwa ni pamoja na urekebishaji wa methane ya mvuke na uchanganuzi wa umeme . Urekebishaji wa methane ya mvuke kwa sasa ndiyo njia ya gharama nafuu zaidi na inahusisha kuitikia methane na mvuke wa halijoto ya juu. Electrolysis, kwa upande mwingine, inahusisha kutumia umeme ili kugawanya maji katika hidrojeni na oksijeni.
Hidrojeni ina anuwai ya matumizi. Inatumika katika tasnia ya kemikali kwa utengenezaji wa amonia (kupitia mchakato wa Haber), ambayo ni kiungo muhimu katika mbolea. Hidrojeni pia hutumika katika kusafisha mafuta ya petroli, kutibu metali, na kuzalisha asidi hidrokloriki. Zaidi ya hayo, kama mafuta safi, hidrojeni ina ahadi ya kuwezesha magari na kuzalisha umeme, ikitoa maji tu kama bidhaa.
Hidrojeni ina jukumu muhimu katika ulimwengu kama kipengele kingi zaidi. Ni nishati kuu ya muunganisho wa nyuklia katika nyota, pamoja na Jua letu. Katika kiini cha nyota, atomi za hidrojeni huungana na kuunda heliamu, ikitoa kiasi kikubwa cha nishati katika mchakato huo. Mchanganyiko huu wa nyuklia huwasha nyota na kutoa nishati inayotegemeza maisha Duniani.
Hidrojeni ina isotopu tatu za msingi: protium ( \(^1H\) ), deuterium ( \(^2H\) ), na tritium ( \(^3H\) ). Protium, isiyo na neutroni, ndiyo aina ya kawaida zaidi. Deuterium, au hidrojeni nzito, ina nyutroni moja na hutumiwa katika vinu vya nyuklia na kwa uzalishaji wa maji mazito. Tritium, yenye nyutroni mbili, ina mionzi na ina matumizi katika silaha za nyuklia na kama kifuatiliaji katika utafiti wa kisayansi.
Majaribio rahisi yanaweza kuonyesha mali na athari za gesi ya hidrojeni. Jaribio moja la kawaida ni mmenyuko wa chuma na asidi, ambayo hutoa gesi ya hidrojeni. Kwa mfano, zinki inayoitikia pamoja na asidi hidrokloriki ( \(Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\) huzalisha kwa usalama gesi ya hidrojeni, ambayo inaweza kujaribiwa kwa kuleta uzi unaowaka karibu na gesi na kutazama sauti maalum ya 'pop', inayoonyesha. uwepo wa hidrojeni.
Ingawa hidrojeni ni mafuta safi, uzalishaji na uhifadhi wake huleta changamoto. Kwa sasa hidrojeni nyingi huzalishwa kutokana na nishati ya kisukuku, na hivyo kuchangia katika utoaji wa gesi chafuzi. Hata hivyo, jitihada za kuongeza matumizi ya hidrojeni ya kijani, inayozalishwa kupitia electrolysis inayoendeshwa na nishati mbadala, zinaendelea ili kupunguza athari hii. Aidha, kutokana na kuwaka kwake, hidrojeni inahitaji utunzaji na uhifadhi makini ili kuepuka milipuko.
Hidrojeni ni kipengele cha msingi, muhimu kwa tasnia na michakato ya asili ya ulimwengu. Muundo wake rahisi wa atomiki unakanusha jukumu lake changamano katika athari za kemikali, uzalishaji wa nishati, na uwezo kama chanzo safi cha mafuta. Maendeleo katika uzalishaji na matumizi yake endelevu yanaweza kuwa na manufaa makubwa ya kimazingira na kiuchumi.
