lovesouthernsocial.com

ஹைட்ரஜன் என்பது பிரபஞ்சத்தில் உள்ள மிக இலகுவான இரசாயன உறுப்பு மற்றும் பிற ஹைட்ரஜன் அணுக்களுடன் பிணைக்கும் திறன் கொண்டது, பல பயன்பாடுகளைக் கொண்ட வாயுவை உருவாக்குகிறது.

Unsplash இல் Florencia Viadana படம்

ஹைட்ரஜன் என்பது இன்றுவரை அறியப்பட்ட அனைத்து தனிமங்களிலும் மிகச்சிறிய அணு நிறை (1 u) மற்றும் சிறிய அணு எண் (Z=1) கொண்ட வேதியியல் உறுப்பு ஆகும். கால அட்டவணையின் IA குடும்பத்தின் (கார உலோகங்கள்) முதல் காலகட்டத்தில் நிலைநிறுத்தப்பட்ட போதிலும், ஹைட்ரஜன் இந்த குடும்பத்தின் கூறுகளைப் போன்ற உடல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளைக் கொண்டிருக்கவில்லை, எனவே, அதன் ஒரு பகுதியாக இல்லை. ஒட்டுமொத்தமாக, ஹைட்ரஜன் முழு பிரபஞ்சத்திலும் மிகுதியாக உள்ள தனிமம் மற்றும் பூமியில் நான்காவது மிகுதியான உறுப்பு ஆகும்.

ஹைட்ரஜன் தனித்துவமான குணாதிசயங்களைக் கொண்டுள்ளது, அதாவது, இது மனிதர்களுக்குத் தெரிந்த வேறு எந்த வேதியியல் உறுப்புகளையும் ஒத்திருக்காது. ஹைட்ரஜன் பொதுவாக மீத்தேன் மற்றும் நீர் போன்ற பல வகையான கரிம மற்றும் கனிம பொருட்களின் கலவையில் பங்கேற்கிறது.இது வேதிப்பொருட்களின் பகுதியாக இல்லாதபோது, ​​​​அது வாயு வடிவத்தில் பிரத்தியேகமாக காணப்படுகிறது, அதன் சூத்திரம் H2 ஆகும்.

ஹைட்ரஜன் அதன் இயற்கையான நிலையில் மற்றும் சாதாரண நிலையில், நிறமற்ற, மணமற்ற மற்றும் சுவையற்ற வாயு ஆகும். இது ஆற்றலைச் சேமித்து வைக்கும் திறன் கொண்ட ஒரு மூலக்கூறாகும், இந்த காரணத்திற்காக மின் மற்றும் வெப்ப ஆற்றலின் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆதாரமாக அதன் பயன்பாடு பரவலாக ஆராய்ச்சி செய்யப்பட்டுள்ளது.

ஹைட்ரஜன் கண்டுபிடிப்பு

16 ஆம் நூற்றாண்டின் நடுப்பகுதியில், பாரேசெல்வ்ஸ் சில உலோகங்களை அமிலங்களுடன் வினைபுரிய முடிவு செய்தார், மேலும் ஹைட்ரஜனைப் பெற முடிந்தது. முன்பு சோதனை செய்யப்பட்ட போதிலும், ஹென்றி கேவென்டிஷ் ஹைட்ரஜனை எரியக்கூடிய வாயுக்களிலிருந்து பிரிக்க முடிந்தது மற்றும் 1766 இல் அதை ஒரு வேதியியல் உறுப்பு என்று கருதினார்.

ஒரு உலோகம் அல்ல, மிகக் குறைவான உலோகம் அல்லாத கால அட்டவணையில் அதன் தனித்தன்மையை உருவாக்குகிறது. 1773 ஆம் ஆண்டில், அன்டோயின் லாவோசியர் இந்த வேதிப்பொருளுக்கு ஹைட்ரஜன் என்ற பெயரைக் கொடுத்தார், இது கிரேக்க மொழியில் இருந்து வந்தது. நீர் மற்றும் மரபணுக்கள், மற்றும் தண்ணீர் ஜெனரேட்டர் என்று பொருள்.

இயற்கையில் ஹைட்ரஜன்

• ஹைட்ரஜன் என்பது பல கரிமப் பொருட்கள் (புரதங்கள், கார்போஹைட்ரேட்டுகள், வைட்டமின்கள் மற்றும் லிப்பிடுகள்) மற்றும் கனிம (அமிலங்கள், தளங்கள், உப்புகள் மற்றும் ஹைட்ரைடுகள்) ஆகியவற்றின் வேதியியல் கலவையின் ஒரு பகுதியாகும்;
• வளிமண்டல காற்றில், இது ஒரு வாயு வடிவத்தில் உள்ளது, இது மூலக்கூறு வடிவமான H2 ஆல் குறிப்பிடப்படுகிறது, இது இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்களுக்கு இடையே உள்ள கோவலன்ட் பிணைப்பின் மூலம் உருவாகிறது;
• ஹைட்ரஜன் நீர் மூலக்கூறுகளையும் உருவாக்குகிறது, இது வாழ்க்கைக்கான முக்கிய ஆதாரமாகும்.

ஹைட்ரஜன் ஆதாரங்கள்

பூமியில், ஹைட்ரஜன் அதன் தூய்மையான வடிவத்தில் காணப்படவில்லை, ஆனால் அதன் ஒருங்கிணைந்த வடிவத்தில் (ஹைட்ரோகார்பன்கள் மற்றும் வழித்தோன்றல்கள்). இந்த காரணத்திற்காக, ஹைட்ரஜன் பல்வேறு ஆதாரங்களில் இருந்து பிரித்தெடுக்கப்பட வேண்டும். ஹைட்ரஜனின் முக்கிய ஆதாரங்கள்:

1. இயற்கை எரிவாயு;
2. எத்தனால்;
3. மெத்தனால்;
4. தண்ணீர்;
5. பயோமாஸ்;
6. மீத்தேன்;
7. பாசி மற்றும் பாக்டீரியா;
8. பெட்ரோல் மற்றும் டீசல்.

அணு ஹைட்ரஜன் பண்புகள்

• இது மூன்று ஐசோடோப்புகளைக் கொண்டுள்ளது (ஒரே அணு எண் மற்றும் வெவ்வேறு நிறை எண்கள் கொண்ட அணுக்கள்), அதாவது புரோட்டியம் (1H1), டியூட்டீரியம் (1H2) மற்றும் ட்ரிடியம் (1H3);
• ஒரு மின்னணு நிலை மட்டுமே கொண்டுள்ளது;
• அதன் மையத்தில் ஒரு புரோட்டான் உள்ளது;
• அதன் மின்னணு அளவில் ஒரே ஒரு எலக்ட்ரான் மட்டுமே உள்ளது;
• நியூட்ரான்களின் எண்ணிக்கை ஐசோடோப்பைப் பொறுத்தது - புரோட்டியம் (0 நியூட்ரான்கள்), டியூட்டீரியம் (1 நியூட்ரான்) மற்றும் ட்ரிடியம் (2 நியூட்ரான்கள்);
• இது கால அட்டவணையில் உள்ள மிகச்சிறிய அணு ஆரங்களில் ஒன்றாகும்;
• எந்த உலோகத் தனிமத்தையும் விட இது அதிக எலக்ட்ரோநெக்டிவிட்டி கொண்டது;
• எந்த உலோக உறுப்புகளையும் விட இது அதிக அயனியாக்கம் திறனைக் கொண்டுள்ளது;
• இது ஒரு கேஷன் (H+) அல்லது ஒரு அயனியாக (H-) மாற்றும் திறன் கொண்ட ஒரு அணு ஆகும்.

ஹைட்ரஜன் அணுவின் நிலைத்தன்மை, வேலன்ஸ் ஷெல்லில் (ஒரு அணுவின் வெளிப்புற ஷெல்) எலக்ட்ரானைப் பெறும்போது அடையப்படுகிறது. அயனி பிணைப்புகளில், ஹைட்ரஜன் ஒரு உலோகத்துடன் பிரத்தியேகமாக தொடர்பு கொள்கிறது, அதிலிருந்து ஒரு எலக்ட்ரானைப் பெறுகிறது. கோவலன்ட் பிணைப்புகளில், ஹைட்ரஜன் அதன் எலக்ட்ரானை ஒரு அமெட்டலுடன் அல்லது தன்னுடன் பகிர்ந்து கொள்கிறது, ஒற்றை பிணைப்புகளை உருவாக்குகிறது.

மூலக்கூறு ஹைட்ரஜனின் (H2) பண்புகள்

• அறை வெப்பநிலையில் அது எப்போதும் வாயு நிலையில் காணப்படும்;
• இது எரியக்கூடிய வாயு;
• இதன் உருகுநிலை -259.2°C;
• அதன் கொதிநிலை -252.9°C;
• இது 2 g/mol க்கு சமமான மோலார் வெகுஜனத்தைக் கொண்டுள்ளது, இது லேசான வாயுவாகும்;
• இது சம்பந்தப்பட்ட இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்களுக்கு இடையே ஒரு சிக்மா கோவலன்ட் பிணைப்பைக் கொண்டுள்ளது, வகை s-s;
• அணுக்களுக்கு இடையில், இரண்டு எலக்ட்ரான்களின் பகிர்வு உள்ளது;
• இது நேரியல் வகை மூலக்கூறு வடிவவியலைக் கொண்டுள்ளது;
• அதன் மூலக்கூறுகள் துருவமற்றவை;
• அதன் மூலக்கூறுகள் தூண்டப்பட்ட இருமுனை விசைகள் மூலம் தொடர்பு கொள்கின்றன.

மூலக்கூறு ஹைட்ரஜன் பல சேர்மங்களுடன் சிறந்த வேதியியல் தொடர்பைக் கொண்டுள்ளது. இந்த பண்பு ஒரு பொருளின் மற்றொன்றுடன் வினைபுரியும் திறனைப் பற்றியது, ஏனெனில் இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட பொருட்கள் தொடர்பு கொள்ளப்பட்டாலும், அவற்றுக்கிடையே எந்த தொடர்பும் இல்லை, எதிர்வினை ஏற்படாது. இந்த வழியில், இது ஹைட்ரஜனேற்றம், எரிப்பு மற்றும் எளிய பரிமாற்றம் போன்ற எதிர்வினைகளில் பங்கேற்கிறது.

மூலக்கூறு ஹைட்ரஜன் (H2) பெறுவதற்கான வழிகள்

உடல் முறை

வளிமண்டலக் காற்றிலிருந்து மூலக்கூறு ஹைட்ரஜனைப் பெறலாம், ஏனெனில் இது இந்த கலவையில் இருக்கும் வாயுக்களில் ஒன்றாகும். இதற்காக, வளிமண்டல காற்றை பின்ன திரவமாக்கல் முறைக்கு சமர்ப்பிக்கவும், பின்னர் பகுதியளவு வடிகட்டுதலுக்கு சமர்ப்பிக்கவும் அவசியம்.

இரசாயன முறை

மூலக்கூறு ஹைட்ரஜனை குறிப்பிட்ட இரசாயன எதிர்வினைகள் மூலம் பெறலாம்:

• எளிய பரிமாற்றம்: எந்த ஒரு உப்பையும் (MeX) மற்றும் மூலக்கூறு ஹைட்ரஜனையும் (H2) உருவாக்கும் ஒரு கனிம அமிலத்தில் (HX) இருக்கும் ஹைட்ரஜனை ஒரு உன்னதமற்ற உலோகம் (Me) இடமாற்றம் செய்கிறது:
• Me + HX → MeX + H2
• கோக்கிங் நிலக்கரியின் நீரேற்றம் (நிலக்கரி துணை தயாரிப்பு): இந்த எதிர்வினையில் நிலக்கரியின் கார்பன் (C) தண்ணீரில் உள்ள ஆக்ஸிஜனுடன் (H2O) தொடர்புகொண்டு, கார்பன் மோனாக்சைடு மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயுவை உருவாக்குகிறது:
• C + H2O → CO + H2
• நீர் மின்னாற்பகுப்பு: நீர் மின்னாற்பகுப்பு செயல்முறைக்கு உட்படுத்தப்படும் போது, ​​ஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயுக்களின் உருவாக்கம் ஏற்படுகிறது:
• H2O(1) → H2(g) + O2(g)

ஹைட்ரஜன் பயன்பாடுகள்

• ராக்கெட்டுகள் அல்லது கார்களுக்கான எரிபொருள்;
• உலோகங்களை வெட்ட ஆர்க்-ஃபிளாஷ் டார்ச்கள் (மின் சக்தியைப் பயன்படுத்தவும்);
• வெல்ட்ஸ்;
• கரிம தொகுப்புகள், இன்னும் துல்லியமாக ஹைட்ரோகார்பன் ஹைட்ரஜனேற்ற எதிர்வினைகளில்;
• கொழுப்புகளை தாவர எண்ணெய்களாக மாற்றும் கரிம எதிர்வினைகள்;
• ஹைட்ரஜன் ஹைலைடுகள் அல்லது ஹைட்ரஜனேற்றப்பட்ட அமிலங்களின் உற்பத்தி;
• சோடியம் ஹைட்ரைடு (NaH) போன்ற உலோக ஹைட்ரைடுகளின் உற்பத்தி.

ஹைட்ரஜன் குண்டு

ஹைட்ரஜன் வெடிகுண்டு, எச்-குண்டு அல்லது தெர்மோநியூக்ளியர் வெடிகுண்டு என்பது அணு வெடிகுண்டு ஆகும், இது மிகப்பெரிய அழிவு திறன் கொண்டது. அதன் செயல்பாடு அணுக்கரு இணைவு செயல்முறையிலிருந்து உருவாகிறது, அதனால்தான் இதை இணைவு வெடிகுண்டு என்றும் அழைக்கலாம்.

ஒரு ஹைட்ரஜன் குண்டின் வெடிப்பு இணைவு செயல்முறையின் விளைவாக ஏற்படுகிறது, இது மிக அதிக வெப்பநிலையில், தோராயமாக 10 மில்லியன் டிகிரி செல்சியஸில் நடைபெறுகிறது. இந்த வெடிகுண்டின் உற்பத்தி செயல்முறை புரோட்டியம், டியூட்டிரியம் மற்றும் டிரிடியம் எனப்படும் ஹைட்ரஜன் ஐசோடோப்புகளின் ஒன்றியத்துடன் தொடங்குகிறது. ஹைட்ரஜன் ஐசோடோப்புகளின் சந்திப்பு அணுவின் கருவை இன்னும் அதிக ஆற்றலை உருவாக்குகிறது, ஏனெனில் ஹீலியம் கருக்கள் உருவாகின்றன, அதன் அணு நிறை ஹைட்ரஜனை விட 4 மடங்கு அதிகம்.

இதனால், ஒளியாக இருந்த மையப்பகுதி கனமாகிறது. எனவே, அணுக்கரு இணைவு செயல்முறையானது பிளவு ஒன்றை விட ஆயிரக்கணக்கான மடங்கு வன்முறையானது. ஒரு ஹைட்ரஜன் குண்டின் வலிமை 10 மில்லியன் டன் டைனமைட்டை எட்டும், அணு குண்டுகளை விட மிக உயர்ந்த மட்டத்தில் கதிரியக்க பொருட்கள் மற்றும் மின்காந்த கதிர்வீச்சை வெளியிடுகிறது.

ஹைட்ரஜன் குண்டின் முதல் சோதனை, 1952 இல், சுமார் 10 மில்லியன் டன் TNT க்கு சமமான ஆற்றலை வெளியிட்டது. சூரியனைப் போன்ற நட்சத்திரங்களின் ஆற்றல் மூலமாக இவ்வகை வினையே உள்ளது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது.இது 73% ஹைட்ரஜன், 26% ஹீலியம் மற்றும் 1% பிற தனிமங்களால் ஆனது. ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் ஹீலியம் அணுக்களை உருவாக்குவதற்கு அதன் உட்கருவில் இணைவு எதிர்வினைகள் நடைபெறுகின்றன என்பதன் மூலம் இது விளக்கப்படுகிறது.

ஹைட்ரஜன் பற்றிய வேடிக்கையான உண்மைகள்

• மூலக்கூறு ஹைட்ரஜன் காற்றை விட இலகுவானது மற்றும் ஜேர்மன் கவுன்ட் ஃபெர்டினாண்ட் வான் செப்பெலின் மூலம் திடமான ஏர்ஷிப்களில் பயன்படுத்தப்பட்டது, எனவே ஏர்ஷிப்களின் பெயர்;
• மூலக்கூறு ஹைட்ரஜனை சில பாக்டீரியாக்கள் மற்றும் பாசிகள் மூலம் ஒருங்கிணைக்க முடியும்;
• சுத்தமான ஆற்றல் எரிபொருள் உற்பத்தியில் ஹைட்ரஜனைப் பயன்படுத்தலாம்;
• மீத்தேன் வாயு (CH4) ஹைட்ரஜனின் முக்கிய ஆதாரமாக உள்ளது.