Hîdrojen (Hydrogen)

Hîdrojen wekî Elementek Kîmyayî tê pênasekirin, ku bi sembola H tê nîşankirin û hejmara wê ya atomî 1 e. Ew Elementa kîmyayî ya herî sivik û herî berbelav e li seranserê Gerdûnê, ku nêzîkî 75% ji hemî madeya asayî pêk tîne. Di şert û mercên hawîrdorê yên standard de, hîdrojen wekî Gazek molekular a dîatomîk heye, ku bi formula H2 tê temsîlkirin, bi berbelavî wekî dîhîdrojen tê zanîn, an jî wekî Gaza hîdrojenê, hîdrojena molekular, an jî bi tenê hîdrojen. Dîhîdrojen bêreng, bêhn, ne-bijehr û pir şewatbar e. Bedenên ezmanî, wekî Roj, bi piranî ji hîdrojenê di rewşek Plazma de pêk tên, lê li Dinyayê, hîdrojen wekî Forma Gazê H2 (dîhîdrojen) û wekî pêkhateyek molekulan, wekî av û pêkhateyên organîk ên cihêreng heye. Îzotopa hîdrojenê ya herî berbelav, 1H, bi hebûna yek Proton, yek Elektron, û nebûna notronan tê diyar kirin.

Hîdrojen Elementek Kîmyayî ye; xwedî sembola H û hejmara atomî 1 e. Ew Elementa kîmyayî ya herî sivik û herî berbelav e di Gerdûnê de, ku nêzîkî 75% ji hemî madeya asayî pêk tîne. Di şert û mercên standard de, hîdrojen Gazek ji molekulên dîatomîk e bi formula H§1112§, ku jê re dîhîdrojen tê gotin, an carna Gaza hîdrojenê, hîdrojena molekular, an jî bi tenê hîdrojen. Dîhîdrojen bêreng, bêhn, ne-bijehr û pir şewatbar e. Stêrk, di nav de Roj jî, bi piranî ji hîdrojenê di rewşek Plazma de pêk tên, dema ku li Dinyayê, hîdrojen wekî Gaza H§2324§ (dîhîdrojen) û di molekulan de, wekî di avê û pêkhateyên organîk de tê dîtin. Îzotopa hîdrojenê ya herî berbelav, H, ji yek Proton, yek Elektron, û bê notron pêk tê.

Senteza çêkirî ya Gaza hîdrojenê Di destpêkê de di sedsala 17an de bi rêya Reaksiyona Kîmyayî ya asîdan bi metalên cihêreng re hate bidestxistin. Di navbera salên 1766 û 1781 de, Henry Cavendish bi serfirazî Gaza hîdrojenê wekî Elementek Bêhempa nas kir û paşê taybetmendiya wê ya çêkirina avê di dema şewatê de dît. Ev vedîtin bingeha etîmolojiya navê hîdrojenê pêk tîne, ku tê wateya 'av-çêker', ji peyvên Yewnanî yên Kevnar hatiye girtin: ὕδωρ (romanîzekirî: húdōr, bi rastî 'av') û γεννάω (gennáō, tê wateya 'ez tînim pêş'). Têgihiştina vegirtina ronahiyê û spektrên Emîsyonê yên hîdrojenê di pêşkeftina Mekanîka Kuantumê de pir girîng bû.

Hîdrojen, bi gelemperî taybetmendiyên nemetalî nîşan dide, ji bilî dema ku di bin zextên lûtke de be, bi hêsanî bi piraniya nemetalan re girêdana kovalent çêdike, bi vî awayî senteza pêkhateyên wekî av û madeyên organîk ên cihêreng hêsan dike. Beşdariya wê di reaksiyonên asîd-baz de girîng e, ku bi giranî bi danûstendina protonan di nav cureyên molekular ên helandî de tê diyar kirin. Di nav pêkhateyên îyonî de, hîdrojen dikare wekî anîyonek bi barê neyînî, ku jê re hîdrîd tê gotin, an jî wekî katyonek bi barê erênî, H⁺, ku wekî hîdron tê zanîn, xuya bibe. Tevî ku bi xurtî bi molekulên avê ve girêdayî ne, hîdron bandorek girîng li ser taybetmendiyên çareseriyên avî dikin, bûyerek ku bi rola krîtîk a pH-ê ve tê destnîşan kirin. Berovajî, hîdrîd kêm tê dîtin ji ber meyla wê ya deprotonkirina helawkeran, ku di encamê de çêbûna H çêdibe.

Di dema serdema destpêkê ya gerdûnê de, nêzîkî 370,000 sal piştî Teqîna Mezin, atomên hîdrojenê yên bêalî li hev civiyan ji ber ku berfirehbûna kozmîk bû sedema sarbûna têra plazmayê, ku rê da elektronan ku bi protonan ve girêbidin. Dûv re, bi destpêka çêbûna stêrkan, piraniya hîdrojenê di nav navgalaksî de ji nû ve îyonîze bû.

Piraniya bêdawî ya hilberîna hîdrojenê niha bi veguherîna sotemeniyên fosîl tê bidestxistin, bi taybetî bi riya reformkirina bi buharê ya gaza xwezayî. Wekî din, hîdrojen dikare ji avê an çareseriyên şor bi elektrolîzê were hilberandin; lê belê, ev rêbaz bi gelemperî lêçûnên bilindtir digire. Serlêdanên pîşesazî yên sereke yên ji bo hîdrojenê paqijkirina sotemeniyên fosîl û senteza amonyakê ji bo hilberîna Zibil vedihewîne. Serlêdanên nû yên ji bo hîdrojenê derdikevin holê, wekî bikaranîna wê di hucreyên sotemeniyê de ji bo hilberîna elektrîkê.

Taybetmendî

Hîdrojena Atomî

Astên Enerjiyê yên Elektronan

Asta enerjiyê ya rewşa bingehîn a elektronê di nav atomek hîdrojenê de bi -13.6 elektronvolt (eV) tê pîvandin, ku bi fotonek ultraviyole bi dirêjiya pêlê ya nêzîkî 91 nanometer re têkildar e. Astên enerjiyê yên hîdrojenê bi hejmarên kuantum ên rêzî têne destnîşan kirin, ku n = §1617§ {\displaystyle n=1} rewşa bingehîn nîşan dide. Rêzeya spektral a hîdrojenê bi emîsyona sivik a ku ji veguherînên elektronan ji astên enerjiyê yên bilindtir ber bi yên nizmtir ve çêdibe, tê diyar kirin. Herwiha, her asta enerjiyê ji ber têkiliyên spînê yên di navbera elektron û proton de, dibe çar astên hîperfine yên zêde.

Diyarkirinên rast ên astên Enerjiyê yên Atomên hîdrojenê ji bo damezrandina pênaseyan ji sabitên fîzîkî yên Bingehîn re pêwîst in. Hesabkirinên Kuantum mekanîkî neh beşên cuda ji van astên Enerjiyê re destnîşan kirine. Nirxa taybet a ku ji hevkêşeya Dirac tê, beşa herî girîng pêk tîne. Termên din ên beşdar paşvekişîna relatîvîstîk, Enerjî-xwe û bandorên polarîzasyona Valahiya Fezayê di nav xwe de digirin.

Navnîşankirin

Yekîtiya Navneteweyî ya Kîmyaya Paqij û Sepandî (IUPAC), ku saziya desthilatdar e ji bo navnîşankirina kîmyewî, navên giştî ji bo hîdrojenê destnîşan dike dema ku pirbûna Îzotopî bi xwezayî tê hesibandin an dema ku Îzotop nayên berçavgirtin. Van termên standard hydrogen ji bo atoma bêalî, hydron ji bo katyona H⁺, û hydride ji bo anyona H^- di nav xwe de digirin. Dema ku proton bi gelemperî tê bikaranîn ji bo ku behsa katyona bi barê pozîtîf bike, bikaranîna wê ya rastîn bi katyona Îzotopa serdest,
H, ve sînorkirî ye.

Îzotop

Hîdrojen sê Îzotopên ku bi xwezayî peyda dibin hene, bi taybetî wekî 3

H, §1415§
H, û §27^28§
H hatine destnîşankirin. Nûklîdên din ên pir bêîstîqrar, ku ji (
H heta
H) diguhere, bi çêkirî di mîhengên Laboratuvarê de hatine hilberandin lê di hawîrdorên xwezayî de nehatine tespîtkirin.

4

H îzotopa hîdrojenê ya herî berbelav temsîl dike, ku zêdetirî 99.98% ji pirbûna xwezayî pêk tîne. Ji ber ku navika wê tenê ji yek Proton pêk tê, ew bi fermî, her çend kêm be jî, wekî protium tê binavkirin. Ev Îzotop Bêhempa ye wekî yekane Form a îstîqrar a hîdrojenê ku Notron tê de tune ne.

4

H, îzotopa hîdrojenê ya îstîqrar a alternatîf, wekî deuterium tê destnîşankirin, ku bi navikek ku yek Proton û yek Notron dihewîne tê taybetmendîkirin. Tê bawer kirin ku piraniya Bêdawî ya navikên deuteriumê li seranserê gerdûnê Di dema nûkleosenteza Teqîna Mezin de derketine û Ji wê demê ve di wê Serdemê de berdewam kirine. Deuterium ne-radyoaktîf e û xetereya jehrîbûnê ya girîng çênake. Molekulên avê yên ku bi deuterium li şûna hîdrojena standard hatine dewlemendkirin, wekî ava Giran têne binavkirin. Deuterium û pêkhateyên wê yên têkildar wekî nîşankerên ne-radyoaktîf di ceribandinên kîmyewî de û wekî helawker ji bo 16

H-NMR Spektroskopî kar dikin. Ava Giran wekî nermkerê Notron û sarincok di reaktorên nukleerî de serîlêdanê dibîne. Herwiha, deuterium wekî Çavkanîyek sotemeniyê ya pêşerojê ji bo Fuzyona Nukleerî ya bazirganî tê hesibandin.

4

H wek trîtium tê nasîn, ku navokek ji yek proton û du neutronan pêk tê. Ev îzotop radyoaktîv e, bi xirabûna beta ve dibe helyûm-3 bi nîv-jiyanek 12.32 salan. Radyoaktîvîteya wê têra wê dike ku di boyaxên ronahîdar de were bikaranîn, û xwendina dane-nîşanderan, wekî destikên demjimêran û nîşankerên dîalê, baştir bike. Şûşeya demjimêrê bi bandor radyasyona herî kêm a ku tê derxistin dihewîne, û rê li ber derketina wê ji qalikê digire. Trîtium bi xwezayî di mîqdarên şopî de çêdibe dema tîrêjên kozmîk bi gazên atmosferê re têkilî danîn; her wiha, di dema ceribandinên çekên nukleerî de jî hatiye berdan. Bikaranînên wê fuzyona nukleerî, wekî şopîner di jeokîmyaya îzotopan de, û hêzdarkirina amûrên taybet ên xwe-ronahîdar vedihewîne. Trîtium di lêkolînên kîmyewî û biyolojîkî de jî wekî radyolabel hatiye bikaranîn.

Hîdrojen di nav elementan de bêhempa ye ji ber ku îzotopên wê bi gelemperî bi navên bêhempa têne binavkirin. Di dîrokê de, di dema qonaxên destpêkê yên lêkolîna radyoaktîvîteyê de, radyîzotopên giran bi navên takekesî dihatin binavkirin, her çend piraniya wan niha kevnar bûne. Sembolên D û T carinan ji bo deuterîum û trîtiumê, bi rêzê ve, wekî alternatîfên §56§
H û §1617§
H têne bikaranîn. Lê belê, sembola P ji bo protiumê ne berdest bû ji ber ku berê ji fosforê re hatibû veqetandin. Yekîtiya Navneteweyî ya Kîmyaya Paqij û Sepandî (IUPAC), di rêwerzên xwe yên ji bo nomenklaturê de, destûrê dide bikaranîna D, T, §3132§
H, û §4243§
H; lê belê, §5354§
H û §6465§
H binavkirinên tercîhkirî ne.

Dijhîdrojen (H) hevtayê dijemaddeyê yê hîdrojenê ye, ku ji antîprotonek û pozîtronekek pêk tê. Atomê xerîb muonium (sembola Mu), ku ji antîmuonek û elektronek pêk tê, wekî hevtayekî dijemaddeyê yê hîdrojenê xizmet dike. Nomenklatura IUPAC bi fermî pêkhateyên hîpotetîk ên wekî klorîdê muonium (MuCl) û muonîdê sodyûm (NaMu) dihewîne, ku ji aliyê avahiyê ve bi klorîdê hîdrojenê û hîdrîdê sodyûmê re hevtayî ne, bi rêzê ve.

Dîhîdrojen

Di bin şert û mercên hawîrdorê yên standard de, hîdrojen wekî gazek molekular a dîtomî bi formula kîmyewî H§34§ heye. Ev cewher bi fermî wekî "dîhîdrojen" tê binavkirin, her çend ew bi gelemperî wekî "hîdrojena molekular" an jî bi tenê "hîdrojen" tê gotin. Dîhîdrojen wekî gazek bêreng, bêhn, û şewatbar tê pênasekirin.

Şewitandin

Gaza hîdrojenê şewatbariya bilind nîşan dide, bi oksîjena atmosferê re bertek nîşan dide da ku ava şilayî çêbike.

Guhertina entalpî ya ku bi şewitandina yek molek hîdrojenê ve girêdayî ye −286 kîlojûl(kJ) e, ku ev yek bi 141.865 megajûl(MJ) serê kîlogram (2.2 lb) hîdrojenê re têkildar e.

Gaza hîdrojenê têkeliyên teqîner çêdike dema ku giraniya wê di hewayê de di navbera 4% û 74% de be, û bi klorê re di navbera 5% û 95% de be. Germahiya xwe-agirgirtinê ya hîdrojenê, ku wekî germahiya ku tê de bi xweber di hewayê de agir digire tê pênasekirin, 500 °C (932 °F) e. Di şert û mercên derçûna hîdrojenê ya bi zexta bilind de, Pêla şokê ya encamdar dikare germahiya hewaya derdorê bigihîne xala xwe-agirgirtinê, dibe ku bibe sedema agirgirtin û teqînek paşîn.

Pêtên hîdrojenê spektruma Sivik a şîn û Ultraviyole ya nazik derdixin. Ji ber Nêzîkî nedîtina wan ji çavê bê alîkarî Di dema rojê de, detektorên pêtê yên taybetî ji bo tespîtkirina agirên hîdrojenê têne bikar anîn.

Îzomerên Spînê

Molekula H₂ wekî du îzomerên spîna nukleerî xuya dike, ku bi arasteyên spîna nukleusên wan ên pêkhatî têne cûdakirin. Îzomera orto-hîdrojenê spînên nukleerî yên paralel nîşan dide, di encamê de rewşek spîna sêqatî bi spîna molekulerî ya giştî ya S =₁₆ {\displaystyle S=1} . Berovajî, îzomera para-hîdrojenê spînên nukleerî yên dij-paralel nîşan dide, rewşek spîna yekane bi spîna giştî ya S =38 {\displaystyle S=0} çêdike. Rêjeya hevsengiyê di navbera orto- û para-hîdrojenê de bi Germahîyê ve girêdayî ye. Di Germahîyên hawîrdorê an jortir de, gaza hîdrojenê di hevsengiyê de bi gelemperî Nêzîkî 25% para-hîdrojen û 75% orto-hîdrojen pêk tîne. Forma orto rewşek heyecanî temsîl dike, xwedî naverokek Enerjîyê bilindtir e ji Forma para bi 1.455 kJ/mol. Dema ku heta Germahîyên nizm tê sarkirin, orto-hîdrojen di nav çend deqeyan de vediguhere Forma para. Van îzomeran ji ber rewşên wan ên Kuantum ên zivirî yên cûda taybetmendiyên termal ên cûda nîşan didin.

Rêjeya orto-bo-para di H₂ de Faktorek krîtîk e di şilekirin û Depokirin a paşîn a hîdrojena Şilayî de. Veguherîna ekzotermîk ji orto- bo para-hîdrojenê germahiyek girîng çêdike, ku dikare bibe sedema Bûharkirin a beşek girîng a Şilayîyê heke ev veguherîn Di dema Qonaxa sarkirinê de neyê rêvebirin. Wekî encam, katalîzatorên mîna oksîda ferîk û pêkhateyên karbonê yên çalak Di dema sarkirina hîdrojenê de têne bikar anîn da ku veguherîna orto-para hêsan bikin û windabûna Şilayîyê kêm bikin.

Qonax

Hîdrojena Şilayî dikare di Germahîyên jêr xala xwe ya krîtîk a 33 kelvîn (−240.2 °C; −400.3 °F) de hebe. Lêbelê, ji bo bidestxistina rewşek bi tevahî Şilayî di Zexta Atmosferê de, H₂ divê heta 20.28 K (−252.87 °C; −423.17 °F) were sarkirin. James Dewar di sala 1898an de bi serkeftî hîdrojenê şil kir, teknîkên sarkirinê yên nûjen û fîşeka xwe ya Valahiya Fezayê ya nûjen bikar anî.

Di pestoya standard de, hîdrojena şilayî li jêr xala helandina xwe ya 14.01 K (−259.14 °C; −434.45 °F) vediguhere hîdrojena hişk. Çend qonaxên hişk ên cuda, ku wekî Qonaxa I heta Qonaxa V hatine destnîşankirin, hatine nasîn, her yek bi rêkûpêkek molekularî ya bêhempa tê diyar kirin. Li xala sêalî, hem qonaxên şilayî û hem jî yên hişk dikarin bi hev re hebin, tevliheviyek ku wekî hîdrojena şilî tê binavkirin, çêdikin.

Hîdrojena metalîk, qonaxek ku di bin pestoyên pir bilind de (ji 400 milyar Pa (58,000,000 psi) zêdetir) tê bidestxistin, wekî şefê orkestrayê elektrîkê kar dike. Ev qonax tê teorîzekirin ku di nav hundirê kûr ê dêwên gazê yên wekî Jupîter de niha ye.

Piştî îyonîzasyonê, hîdrojen vediguhere rewşek plazma. Ev plazma forma sereke ya hîdrojenê ye ku di nav laşên stêrkî de tê dîtin.

Taybetmendiyên Termal û Fîzîkî

Dîrok

Sedsala 18an

Di sala 1671an de, zanyarê Îrlandî Robert Boyle reaksiyona di navbera pelikên hesin û asîdên hûrkirî de nas kir û belge kir, ku gaza hîdrojenê dide. Her çend Boyle şewitandina gazê Çavdêrî nekir jî, hîdrojen paşê di bêbawerkirina teoriya flogîstonê ya şewatê de pir girîng bû.

Henry Cavendish, di sala 1766an de, bû yekemîn kesê ku gaza hîdrojenê wekî cewherek cuda nas kir, gaza ku ji reaksiyonên metal-asîdê derdiket wekî "hewaya şewatbar" bi nav kir. Wî teorî kir ku ev "hewaya şewatbar" bi cewhera hîpotetîk "flogîston" re hevwate ye û paşê di sala 1781an de keşf kir ku şewitandina vê gazê avê çêdike. Cavendish bi berfirehî bi keşfa hîdrojenê wekî elementek kîmyewî tê nasîn.

Di sala 1783an de, Antoine Lavoisier elementa ku paşê navê hîdrojenê lê hat kirin, nas kir dema ku wî û Laplace keşfa Cavendish ya derbarê çêbûna avê ji şewitandina hîdrojenê dubare kirin. Ji bo ceribandinên xwe yên parastina girseyê, Lavoisier hîdrojen çêkir bi derbaskirina herikek avê li ser hesinê metalîk di nav lûleyek hesinî ya germkirî de ku bi agir hatibû germkirin. Oksîdasyona anaerobîk a hesin ji hêla protonên avê ve di germahiyên bilind de dikare bi reaksiyonên jêrîn bi şematîkî were nîşandan:

• Fe + H₂O → FeO + H
• 2 Fe + 3 H₂O → FeO§5_{6§ + 3 H§7}8§
• 3 Fe + 4 H₂O → Fe₃O + 4 H

Gelek metal reaksiyonek wekhev bi avê re nîşan didin, ku di encamê de çêbûna hîdrojenê çêdibe. Lê belê, ev pêvajoya çêkirina hîdrojenê dikare di çarçoveyên taybetî de pirsgirêkan derxe holê, wekî bi pêçana zirkonyûmê ya ku di çîpên sotemeniya nukleerî de tê bikar anîn.

Sedsala 19an

Heta sala 1806an, hîdrojen ji bo dagirtina balonên hewayî dihat bikaranîn. Di sala 1806an de, François Isaac de Rivaz motora deRivaz ya yekem çêkir, ku motorek şewitandina navxweyî bû û bi têkeleke hîdrojen-oksîjenê dixebitî. Edward Daniel Clarke di sala 1819an de boriyeke hewayî ya gaza hîdrojenê pêş xist. Çiraya Döbereiner û ronahiya lîmê di sala 1823an de hatin destnîşankirin. James Dewar di sala 1898an de yekem car hîdrojen şil kir, bi karanîna sarkirina nûjenkirî û îcadkirina wî, şûşeya Valahiya Fezayê. Sala paşîn, wî bi serkeftî hîdrojena hişk çêkir.

James Clerk Maxwell yek ji bandorên kuantumê yên herî destpêkê yên eşkere hatine destnîşankirin dît, her çend mekanîzmaya wê wê demê nehatibû fêmkirin: kapasîteya germahiya taybet a H₂ bi awayekî nediyar ji ya gazek dîatomîk a tîpîk di bin germahiya odeyê de dûr dikeve, û gav bi gav nêzîkî ya gazek monoatomîk dibe di germahiyên krîogenîk de. Teorîya kuantumê vê bûyerê vedigire dûrahiya girîng a astên enerjiya zivirîna kuantûmkirî di H de, ku encamek girseya wê ya herî kêm e. Astên wusa ji hev dûr belavbûna wekhev a enerjiya termal di nav tevgera zivirîna hîdrojenê de di germahiyên nizm de asteng dikin. Berovajî, gazên dîatomîk ên ku ji atomên girantir pêk tên, kêmasiya wan di dûrahiya astê ya berfireh de heye û wekî encam vê bandora yekta nîşan nadin.

Sedsala 20an

Di sala 1916an de, Gilbert N. Lewis hebûna anyona hîdrîdê ji bo pêkhateyên mîna xwê di nav koma 1 û koma 2 de pêşniyar kir. Dûv re, di sala 1920an de, Moers li ser hîdrîda lîtiumê ya helandî (LiH) elektrolîz pêk anî, û mîqdarek stoykîometrîk a hîdrojenê li anoda hilberand.

Ji ber avahiya xwe ya atomî ya Bingehîn, ku tenê ji protonek û elektronek pêk tê, atoma hîdrojenê, ligel spektrên xwe yên emîsyon û vegirtinê yên taybetmendî, di pêşxistina teorîya avahiya atomî de JGirîng bûye. Modela Bohr ya atomê, ku elektronek "dora" protonê digere mîna rêgeha Dinyayê li dora Rojê, hesabkirina astên enerjiya hîdrojenê bi awayekî maqûl rast dike. Lêbelê, JGirîng e ku were Nota kirin ku kişandina elektrostatîk elektron û protonê bi hev ve girêdide, dema ku hêzên gravîtasyonê têkiliyên gerstêrkan û laşên ezmanî birêve dibin. Elektron di nav modela Bohr de bi dûrahiyên destûrkirî yên taybetî ji protonê ve sînordar e, û wekî encam bi astên enerjiya veqetandî ve, ku encamek ji veqetandina Momentuma Goşeyî ye ku ji hêla Bohr ve di Mekanîka Kuantumê ya destpêkê de hatî pêşniyar kirin.

Rewşa Hîdrojenê ya yekane wekî yekane atomê bêalî ku ji bo wê hevkêşeya Schrödinger çareseriyek rasterast heye, bi lêkolînên li ser taybetmendiyên wê yên enerjîk, têgihîştina Mekanîka Kuantumê bi awayekî berbiçav pêş xistiye. Zêdetir, lêkolîna sadebûna bingehîn a molekula hîdrojenê û kationa wê ya têkildar, H+8, têgihîştinên di derbarê xwezaya bingehîn a girêdana kîmyewî de hêsan kir. Ev têgihîştin demek kurt piştî ku Çarçoveya Mekanîka Kuantumê ji bo atoma hîdrojenê di nîvê salên 1920-an de hate damezrandin, derket holê.

Balafira hewayî ya bi hîdrojenê bilindkirî

Ji ber tîrbûna wê, ku tenê 7% ji ya hewayê ye, H₂ di dîrokê de bi berfirehî wekî gaza hilgir di balon û balafirên hewayî de hate bikaranîn. Balona yekem a bi hîdrojenê dagirtî di sala 1783-an de ji aliyê Jacques Charles ve hate çêkirin. Dûv re, hîdrojenê pêşveçûna yekem veguhastina hewayî ya pêbawer hêsan kir, piştî pêşkeftina balafira hewayî ya yekem a bi hîdrojenê bilindkirî di sala 1852-an de ji aliyê Henri Giffard ve. Mîrê Alman Ferdinand vonZeppelin piştgirî da têgeha balafirên hewayî yên hişk, bi hîdrojenê bilindkirî, ku paşê wekî Zeppelins hatin zanîn; yekem ji van di sala 1900-an de rêwîtiya xwe ya yekem kir. Firînên plansazkirî di sala 1910-an de dest pê kirin, û heya destpêka Şerê Cîhanê yê Yekem di Tebaxa 1914-an de, van keştiyan 35,000 kes bêyî ti qezayên girîng veguhestibûn. Di dema Şerê Cîhanê yê Duyemîn de, balafirên hewayî yên bi hîdrojenê bilindkirî, bi taybetî blimp, wekî platformên çavdêriyê û balafirên bombebaranê xizmet kirin, nemaze li ser peravên rojhilatê DYA.

Balafira hewayî ya Brîtanî R34 di sala 1919-an de yekem derbasbûna transatlantîk a bê rawestan qedand, digel ku karûbarên rêwiyan ên birêkûpêk di salên 1920-an de ji nû ve dest pê kirin. Hîdrojen bi taybetî di Hindenburg de hate bikaranîn, ku bi awayekî trajîk di 6ê Gulana 1937-an de li ser New Jersey agir girt. Hîdrojena ku di nav balafira hewayî de bû şewitî, dibe ku ji ber elektrîka rawestayî, di encamê de agirê karesatbar derket. Ev karesat paşê bû sedema rawestandina rêwîtiya balafirên hewayî yên hîdrojenê yên bazirganî. Lêbelê, hîdrojen berdewam dike ku wekî gaza hilgir ji bo balonên rewşa hewayê were bikaranîn, li ser helyûmê neşewitî lê bihatir tê tercîh kirin.

Deuterium û Tritium

Deuterium di Kanûna Pêşîn a 1931-an de ji aliyê Harold Urey ve hate nasîn, dema ku tritium di sala 1934-an de ji aliyê Ernest Rutherford, Mark Oliphant, û Paul Harteck ve hate sentez kirin. Ava Giran, ku bi deuteriumê ku li şûna hîdrojena asayî digire tê diyar kirin, di sala 1932-an de ji aliyê tîma lêkolînê ya Urey ve hate keşf kirin.

Taybetmendiyên Kîmyewî

Reaksiyonên _H2

Hîdrojen a molekulî, H₂, reaktîvîteya wê kêm e. Ev reaktîvîteya sînorkirî ji aliyê termodînamîk ve ji ber girêdana H–H ya pir xurt e, ku xwedî enerjiyek veqetandina girêdanê ya 435.7 kJ/mol ye. Lê belê, ew dikare kompleksên koordînasyonê yên bi navê kompleksên dîhîdrojenê çêbike. Van pêkhateyan têgihiştinên hêja li ser qonaxên destpêkê yên têkiliyên hîdrojenê bi katalîzorên metal re peyda dikin. Lêkolînên belavbûn a notronê destnîşan dikin ku di nav van kompleksan de, navenda metal û du atomên hîdrojenê di geometrîyek sêgoşeyî de rêz dibin. Girêdana H-H ya bingehîn berdewam dike, her çend di rewşek dirêjkirî de be jî. Herwiha, van kompleksan taybetmendiyên asîdî nîşan didin.

Tevî ku li Dinya kêm tê dîtin, îyona H+4 li seranserê kozmosê berbelav e. Ev Cure konfigurasyonek sêgoşeyî digire, mîna kompleksên dîhîdrojenê yên ku berê hatine nîqaşkirin. Ew bi fermî wekî hîdrojen a molekulî ya protonkirî an jî kationa trîhîdrojenê tê binavkirin.

Hîdrojen bi klorê re reaksiyonên zincîrê çêdike da ku HCl bide, û bi bromê re jî HBr çêdike. Van reaksiyonan gavek destpêkê hewce dikin; mînak, bi Br§45§ re, Molekul a dîbromînê diqete: Br§78§ + (ronahiya UV) → 2Br•. Gavên belavbûnê yên paşîn vexwarina Molekulên hîdrojenê vedihewînin, ku dibe sedema çêbûna HBr, ligel atomên brom û hîdrojenê:

Pêvajo bi reaksiyona bidawîkirinê diqede:

ku cureyên atomî yên mayî dixwe.

Pêvajo ya kîmyewî ya ku lêzêdekirina H₂ li pêkhateyên organîk ên netêrbûyî, di nav de alken û alkîn, vedihewîne, hîdrojenasyon tê gotin. Tevî ku ji aliyê Enerjî ve guncan e, ev reaksiyon bi xweber pêk nayê, tewra dema ku di bin germahiyên bilind de be jî. Lê belê, di hebûna Katalîzorê de, wekî platînum an nîkelê hûrkirî, reaksiyon bi hêsanî di germahiyên hawîrdorê de çêdibe.

Pêkhateyên Ku Hîdrojenê Dihewînin

Hîdrojen dikare hem rewşên oksîdasyonê yên +1 û −1 nîşan bide, bi vî awayî bi girêdanên îyonî û kovalent pêkhateyan çêdike. Ev Element pêkhateyek ji rêzek Bêdawî ya madeyan e, ku av, hîdrokarbon û gelek pêkhateyên din ên organîk dihewîne. Îyona H⁺, ku pir caran ji ber Kompozîsyon a wê ya ji yek Proton û nebûna elektronan wekî Proton tê binavkirin, di kîmyaya Asîd–Baz de rolek bingehîn dilîze, tevî ku Protonek azad bi serê xwe di Bişêvk de tune ye. Di nav têgihîştina Brønsted–Lowry de, Asîd bi kapasîteya xwe ya bexşandina îyonên H⁺ ji Bazan re têne diyar kirin.

Hîdrojen rêzek berfireh a pêkhateyan bi karbonê re çêdike, ku bi giştî wekî hîdrokarbon têne zanîn, û herwiha Spektrumek hê berfirehtir a pêkhateyên cihêreng bi Elementên din (heteroatom) re çêdike. Ev kapasîteya girêdanê ya berhemdar dibe sedema kategoriya berfireh a pêkhateyên organîk, ku pir caran bi pergalên biyolojîkî ve girêdayî ne.

Hîdrîd pêkhateyên kîmyewî ne ku tê de hîdrojen rewşa oksîdasyonê ya -1 nîşan dide û bi gelemperî bi metalan re çêdibe. Ev pêkhate wekî îyonî (ku wekî şor jî têne binavkirin), kovalent, an metalîk têne dabeşkirin. Dema ku tê germkirin, hîdrojena molekular (H₂) bi hêsanî bi metalên alkalî û metalên axa alkalî re reaksiyonê dike, û hîdrîdên îyonî bi formulên giştî MH û MH§6_{7§ bi rêzê ve çêdike. Van madeyên krîstalî, yên mîna xwê, xalên helandinê yên bilind hene û bi gerdûnî bi avê re reaksiyonê dikin da ku gaza hîdrojenê berdin. Mînakên hîdrîdên kovalent boran û hîdrîda alumînyûmê ya polîmerîk di nav xwe de digirin. Metalên veguhêz hîdrîdên metalîk bi rêya vegirtin û helandina domdar a hîdrojenê di nav tora xwe ya metalîk de Hilberandin. Hîdrîda lîtium alumînyûm mînakek berbiçav e, ku bi anyona [AlH§910§]⁻ tê nîşankirin, û ev anyon xwedî navendên hîdrîdîk e ku bi hêz bi atoma Al(III) ve girêdayî ne. Boran, pêkhateyên ku bi taybetî ji boron û hîdrojenê pêk tên, dibe ku çîna herî berfireh a hîdrîdan temsîl dikin.}

Hîdrîd dikarin bi Elementên elektropozîtîf re girêdanê çêbikin, ne tenê wekî lîgandên termînal lê di heman demê de wekî lîgandên pirê jî. Mînak, di dîboranê de (B§34§H₆), çar atomên hîdrojenê cihên termînal digirin, lê du ji wan di navbera her du atomên boronê de wekî pirê kar dikin.

Girêdana Hîdrojenê

Dema ku hîdrojen bi kovalentî bi Elementek pir elektronegatîf ve girêdayî ye, wekî flor, oksîjen, an nîtrojen, ew dikare bi atomek din a elektronegatîf ku xwedî cotek tenê ye (bi gelemperî oksîjen an nîtrojen) re bikeve nav têkiliyek nekovalent a hêza nerm. Ev têkilî, ku jê re girêdana hîdrojenê tê gotin, ji bo yekparçebûna avahîsazî û îstîqrara gelek makromolekulên biyolojîk Bingehîn e. Girêdana hîdrojenê Bi awayekî girîng bandorê li avahiyên molekular, vîskozîte, helînbûn, xalên helandinê û kelînê, û tewra dînamîkên tevlihev ên qatkirina Proteînan jî dike.

Proton û Asîdîtî

Di nav hawîrdorên avî de, girêdana hîdrojenê Bi awayekî girîng bandorê li Termodînamîka reaksiyonê dike. Girêdanek hîdrojenê dikare veguhastina Protonê hêsan bike. Li gorî Teoriya Asîd-Baz a Brønsted–Lowry, Asîd wekî donorên Protonê têne pênasekirin, lê Baz qebûlkerên Protonê ne. Protonek azad (H⁺) bi xwezayî neîstîqrar e û tenê dikare di Valahiya Fezayê de Hebûnê bike. Di her Navgînek din de, ew bi lez bi Atomên din, îyon, an molekulan re têkildar dibe. Tewra Cureyên kîmyewî yên bêçalak ên mîna metanê jî ji protonasyonê re hesas in. Têgîna "Proton" Gelek caran bi metaforîkî tê bikaranîn da ku kasyonên hîdrojenê yên solvated ku bi yekîneyên kîmyewî yên din ên solvated ve girêdayî ne, nîşan bide; ew bi kevneşopî wekî "H⁺" tê temsîl kirin Bêyî ku Hebûna Protonên azad, ne-têkildar di Bişêvkê de tê wateya. Ji bo ku ji têgihîştina protonek "tazî" di Bişêvkê de dûr bikevin, Bişêvkên avî yên Asîdî Gelek caran wekî ku tê de "îyona hîdronyum" ([H§1920§O]⁺) heye, an jî, bi rastbûnek mezintir, [H§2526§O§2728§]⁺, têne vegotin. Di Bişêvkên Asîdî de ku tê de çareserkerên din hene, dibe ku îyonên oksonyumê yên din ên cûrbecûr jî Niha hebin.

pH ya Bişêvkekê, ku pîvaneke logarîtmîk e û asîtî an bazîtiya wê destnîşan dike, rasterast ji aliyê giraniya van Protonên helandî ve tê diyarkirin. Nirxên pH yên kêmkirî giraniyên bilind ên îyonên hîdronyumê nîşan didin, bi vî awayî bi zêdebûna asîtiyê re têkildar dibin.

Peydabûn

Pirbûna Kozmîk

Hîdrojenê atomî (H) Elementa kîmyewî ya herî zêde ye di Gerdûnê de, ku nêzîkî 75% ji Girseya madeya asayî û zêdetirî 90% ji hêla hejmara atomî ve pêk tîne. Di dema Gerdûna destpêkê de, Proton di saniyeya yekem de piştî Teqîna Mezin derketin; paşê, atomên hîdrojenê yên bêalî nêzîkî 370,000 sal şûnda, di dema Serdema rekombînasyonê de, li hev civiyan, dema ku Gerdûn berfireh bû û Plazma têra xwe sar bû da ku elektron bi Protonan ve werin girêdan.

Di nav Astrofîzîkê de, hîdrojenê bêalî yê ku di Navgîniya Navstêrkî de Niha ye wekî HI tê destnîşankirin, dema ku hîdrojenê îyonîzekirî wekî HII tê binavkirin. Radyasyona Stêrkan dibe sedema îyonîzasyona HI bo HII, bi vî awayî herêmên HII yên îyonîzekirî li dora Stêrkan çêdikin. Di dîrokê de, hîdrojenê bêalî Forma serdest bû di Gerdûnê de Heta derketina Stêrkan di dema Serdema reîyonîzasyonê de, ku paşê, di nav bi sed mîlyonan salan de, bilbilên hîdrojenê yên îyonîzekirî yên berfireh û li hev dicivîn çêkirin. Van herêman Jêdera Xêza hîdrojenê ya 21-santîmetreyî ne, ku li 1420 MHz tê dîtin û ji bo lêkolîna hîdrojenê yê destpêkê tê bikaranîn. Pîvana Mezin a hîdrojenê bêalî ya ku di pergalên Lîman-Alfa yên şilkirî de hatî tespît kirin tê bawer kirin ku pêkhateya sereke ya Tîrbûna baryonic a kozmolojîk a Gerdûnê pêk tîne heta Şemta Sor a z = 4.

Hîdrojen bi awayekî awarte di laşên ezmanî de pir e, wekî Stêrk û Dêwên Gazê. Çêbûna Stêrkan bi awayekî bingehîn bi Ewrên Molekulî ve girêdayî ye, ku ji H₂ pêk tên. Herwiha, hîdrojen ji bo Nifşa Enerjiya stêrkî JGirîng e, beşdarî reaksiyona Proton-Proton dibe di Stêrkên kêmtir Mezin de û çerxa CNO ya Fuzyona Nukleerî di Stêrkên ku Girseya Rojê derbas dikin de.

Hîdrojenê molekular ê protonkirî (H+§67§) di navgîniya navstêrkî de heye, ku bi îyonîzasyona hîdrojenê molekular ji aliyê tîrêjên kozmîk ve çêdibe. Ev îyona taybet herwiha di atmosfera jorîn a Jupîterê de hatiye tespîtkirin. Dirêjahiya temenê wê di valahiya fezayê de ji ber germahî û dendikên kêm ên serdest e. Wekî yek ji îyonên herî berbelav di kozmosê de, H+§1415§ bi awayekî girîng bandorê li pêvajoyên kîmyewî yên navgîniya navstêrkî dike. Berevajî vê, hîdrojenê trîatomîk ê bêalî H§1920§ bi xwezayî ne aram e û tenê dikare di rewşek heyecanî de hebe.

Peydabûna li ser Dinyayê

Li ser rûxara Dinyayê, hîdrojen wekî sêyemîn elementa herî zêde tê dîtin, bi giranî di nav pêkhateyên kîmyewî yên wekî hîdrokarbon û avê de peyda dibe. Di bin şert û mercên standard de, hîdrojenê elementî bi gelemperî wekî gazek, H₂, heye. Konsantrasyona wê ya atmosferî bi awayekî berbiçav kêm e, nêzîkî 0.53 perçeyên per mîlyon li ser bingehek molar, di serî de ji ber girseya wê ya atomî ya kêm, ku rê dide wê ku ji atmosferê zûtir ji gazên giran bireve. Tevî hebûna wê ya atmosferî ya sînorkirî, hîdrojenê dinyayî têra xwe zêde ye ku pêvajoyên metabolîk ên cureyên bakteriyan ên cihêreng bidomîne.

Rezervên binerdî yên girîng ên gaza hîdrojenê li gelek welatan, di nav de Malî, Fransa û Awustralya, hatine tespîtkirin. Ji sala 2024-an pê ve, feydeya aborî ya derxistina van rezervên hîdrojenê yên binerdî hîn nehatiye diyarkirin.

Rêbazên Hilberandin û Depokirinê

Rêyên Hilberîna Pîşesaziyê

Piraniya bêdawî ya dabînkirina gaza hîdrojenê ya cîhanî (H§34§) niha ji fosîlan tê wergirtin, digel pêşbîniyên ku destnîşan dikin ku heya sala 2025-an kêmtirî 1% dê bi teknolojiyên emîsyonên kêm were hilberandin. Digel ku gelek rêbaz ji bo hilberîna H§67§ hene, sê pêvajo xwedî girîngiya bazirganî ne: reformkirina bi buharê, ku bi gelemperî bi veguherîna av-gazê re tê yekkirin; oksîdasyona qismî ya hîdrokarbonan; û elektrolîza avê.

Pêvajoya Reformkirina bi Buharê

Rêbaza sereke ya pîşesaziyê ji bo hilberîna hîdrojenê reformkirina metanê bi buharê (SMR) ye, ku tê de reaksiyona di navbera av û metanê de heye. Bi taybetî, di germahiyên bilind de (di navbera 1,000–1,400 K [730–1,130 °C; 1,340–2,060 °F] de), buhar (hilma avê) bi metanê re reaksiyonê dike, di encamê de monoksîda karbonê û H§56§ çêdibe.

Hilberîna yek ton hîdrojenê bi vê pêvajoyê dibe sedema emîsyona 6.6–9.3 tonên dîoksîda karbonê. Herwiha, derxistin û pêvajokirina madeya xav a gaza xwezayî dibe sedema emîsyonên zêde, di nav de metana ku tê berdan û direve, bi vî awayî şopa karbonê ya giştî ya ku bi hilberîna hîdrojenê ve girêdayî ye xirabtir dike.

Her çend ev reaksiyon di pestoyên nizm de ji aliyê termodînamîk ve tê tercîhkirin jî, ew bi gelemperî di pestoyên bilind (2.0 MPa [20 atm; 590 inHg]) de tê kirin. Ev hilbijartina xebatê ji ber wê rastiyê ye ku H§56§ ya bi pestoya bilind berhema herî bazirganî ya xwestî ye, û pergalên paqijkirinê yên adsorbsiyona guhertina pestoyê (PSA) di bin şert û mercên pestoya bilind de karîgeriyek zêde nîşan didin. Tevliheviya berhemê ya encamdar jê re "gaza sentezê" tê gotin ji ber sepana wê ya rasterast û pir caran di senteza metanolê û gelek pêkhateyên din ên kîmyewî de. Her çend metan berbelav be jî, hîdrokarbonên din jî dikarin wekî madeyên xav ji bo hilberîna gaza sentezê xizmet bikin, rêjeyên berhemên cihêreng bidin. Kêşeyek girîng di vê pêvajoya teknolojîk a pir xweşbînkirî de çêbûna nexwestî ya kok an karbona elementar e.

Wekî encam, pêvajoyên reformkirina bi hilmê bi gelemperî zêdehiya H§34§O bikar tînin. Vegerandina hîdrojenê ya din ji hilmê dikare bi reaksiyona karbon monoksîtê bi rêya reaksiyona guhertina av-gazê (WGS) were bidestxistin. Ev pêvajoya taybetî hebûna katalîzorek oksîda hesin hewce dike.

Di hin sepanên pîşesaziyê de, hîdrojen hem tê hilberandin hem jî di nav heman pêvajoyê de tê bikaranîn, hewcedariya îzolasyona wê ji holê radike. Mînak, di pêvajoya Haber de ji bo senteza amonyakê, hîdrojen ji gaza xwezayî tê derxistin.

Oksîdasyona Qismî ya Hîdrokarbonan

Rêbazên alternatîf ji bo hilberandina karbon monoksît (CO) û H₂ oksîdasyona qismî ya hîdrokarbonan di nav xwe de digirin.

Her çend girîngiya wê ya bazirganî kêmtir be jî, komir jî dikare wekî pêşeng di reaksiyona guhertinê ya jorîn de were bikaranîn.

Tesîsên hilberîna olefinê dikarin mîqdarên girîng ên hîdrojena berhema-alî hilberînin, nemaze dema ku madeyên xav ên sivik ên wekî etan an propan bi rêya şikestinê têne pêvajoyê kirin.

Elektrolîza Avê

Elektrolîza avê nêzîkatiyek têgînî ya hêsan ji bo hilberîna hîdrojenê temsîl dike.

Elektrolîzerên bazirganî bi gelemperî katalîzorên nîkel-bingeh di nav çareseriyên pir alkalîn de bikar tînin. Her çend platîn performansa katalîtîk a bilindtir pêşkêş bike jî, lêçûna wê ya bilind sepana wê ya berbelav sînordar dike. Hîdrojena ku bi rêya elektrolîzê tê hilberandin û bi çavkaniyên enerjiya nûjenbar tê hêzdar kirin, pir caran wekî "hîdrojena kesk" tê destnîşankirin.

Elektrolîza ava şor, ku bi giranî ji bo hilberandina klorê tê kirin, di heman demê de hîdrojena paqij a bilind jî wekî berhemek hevpar a hêja hilberîne, ku di veguherînên kîmyewî yên cihêreng de, di nav de pêvajoyên hîdrojenasyonê, sepanê dibîne.

Niha, pêvajoya elektrolîzê li gorî hilberîna hîdrojenê ji metanê, ku teknolojiyên girtin û depokirina karbonê nagire nav xwe, lêçûnên bilindtir digire.

Pêşketinên di teknolojiya elektrolîzerên hîdrojenê de potansiyela zêdekirina reqabeta lêçûnê ya hilberîna hîdrojenê ya pûlik-mezin ji elektrîkê heye.

Pîrolîza Metanê

Hîdrojen dikare bi rêya pîrolîza gaza xwezayî (metan) were hilberandin, pêvajoyek ku gaza hîdrojenê û karbona hişk dide, ku ji hêla katalîzorek û têketinek germahiyê ya 74 kJ/mol ve tê hêsankirin.

Karbona encamdar dikare wekî madeya xav a hilberînê were firotin, wek sotemenî were bikaranîn, an jî di zeviyên çopê de were avêtin. Ev rêbaza hilberînê dibe ku şopeke karbonê ya kêmkirî pêşkêş bike li gorî pêvajoyên nifşa hîdrojenê yên herrik; lê belê, astengî berdewam dikin derbarê mekanîzmayên rakirina karbonê yên bi bandor û pêşîgirtina reaksiyona wê bi katalîzorê re, ku pêkanîna li ser pûlika pîşesaziyê asteng dikin.

Pêvajoyên Termokîmyayî

Dabeşkirina avê tê wateya rizîna avê bo elementên wê yên bingehîn. Di çarçoveya sîstemên biyolojîk de, hevkêşeya têkildar ev e:

Ev reaksiyon beşek bingehîn e ji qonaxên fotosentezê yên girêdayî sivik li seranserê hemî organîzmayên fotosentetîk. Hin organîzma, wek alga Chlamydomonas reinhardtii û sîyanobakteriyên cuda, gavek zêde di nav reaksiyonên xwe yên tarî de pêş xistine, ku hîdrogenazên taybetî yên di kloroplastê de cih digirin, proton û elektronan kêm dikin da ku gaza H hilberînin.

Înîsiyatîfên lêkolînê bal kişandine ser guhertina genetîkî ya hîdrogenazên sîyanobakteriyan ji bo zêdekirina karîgeriya wan di hilberîna gaza H₂ de, tewra di şert û mercên aerobîk de jî. Di heman demê de, hewldanên bi vî rengî tê de hebûn algayên genetîkî yên guhertî di nav sîstemên biyoreaktorê de.

Ji bo sepanên dabeşkirina avê yên termal, hevkêşeya hêsankirî ya têkildar ev e:

Zêdetirî 200 çerxên termokîmyayî yên cihêreng ji bo dabeşkirina avê hene. Gelek çerx, di nav de çerxa oksîda hesin, çerxa oksîda seryûm(IV)–oksîda seryûm(III), çerxa zînk–oksîda zînk, çerxa sulfur–îyod, çerxa sifir–klor, û çerxa sulfurê ya hîbrîd, ji bo guncawiya xwe ya bazirganî di hilberîna hîdrojen û oksîjenê de ji av û germê hatine nirxandin, bi vî awayî pêwîstiya bi elektrîkê ji holê radikin. Saziyên lêkolînê yên li çend welatan, wek Fransa, Almanya, Yewnanistan, Japonya û Dewletên Yekbûyî, bi awayekî çalak nêzîkatiyên termokîmyayî ji bo hilberîna hîdrojenê bi karanîna enerjiya rojê û avê pêş dixin.

Rêyên Xwezayî

Hilberîna Biyohîdrojenê

Gaza H₂ di nav organîzmayan de ji hêla enzîmên taybetî yên bi navê hîdrogenaz ve tê hilberandin. Ev mekanîzma dihêle ku organîzmaya mêvandar ji bo bidestxistina enerjiyê fermentasyonê bikar bîne. Herwiha, ev enzîmên yekbûyî dikarin H oksîde bikin, bi vî awayî dihêlin ku organîzmayên mêvandar bi kêmkirina substratên oksîdekirî bi elektronên ku ji H hatine, xwe bidomînin.

Enzîmên hîdrogenaz bi cihên çalak ên ku tê de navendên hesin an hesin–nîkel hene têne diyar kirin. Pêvajoya biyolojîk a ku hilberîn û vexwarina hîdrojenê ji hêla organîzmayan ve tê de heye, wekî çerxa hîdrojenê tê binavkirin.

Hin bakterî, di nav de Mycobacterium smegmatis, dikarin hîdrojena şopê ya atmosferê wekî çavkaniyek enerjiyê bikar bînin dema ku peydakirina xurekên din kêm be. Hîdrogenazên wan kanalên pir piçûk hene ku pêşî li gihîştina oksîjenê bo cihê çalak digirin, bi vî awayî dihêlin ku reaksiyon tevî giraniya hîdrojenê ya pir kêm û astên oksîjenê yên atmosferê yên asayî pêk were.

Piştrastkirina hebûna mîkroorganîzmayên hîdrogenaz-xercdar di rêça gastrointestinal a mirovan de, H₂ di bêhna mirovan de tê dîtin. Konsantrasyona asayî ya di bêhna kesên rojîgirtî yên di bêhnvedanê de, ji 5 perçe di mîlyonê de (ppm) kêmtir e; lê belê, ev dikare bigihîje 50 ppm di kesên bi nexweşiyên rûvî de yên ku molekulên nehatine vegirtin di dema testên bêhna hîdrojenê yên teşhîsî de Xerc dikin.

Pêvajoya Serpentînîzasyonê

Serpentînîzasyon pêvajoyeke jeolojîk e ku hawîrdorên pir kêmker diafirîne. Di nav van şert û mercan de, av dikare îyonên hesinî (Fe²⁺
) yên ku di fayalîtê de Niha ne, oksîde bike, û bibe sedema çêbûna gaza hîdrojenê.

Reaksiyona Schikorr bi vê pêvajoya jeolojîk re pir têkildar e.

Ev pêvajo herwiha ji bo korozyona hesin û pola di ava binerdî ya anoksîk de û di hawîrdorên axê yên kêmker de yên ku di binê asta ava binerdî de ne, girîng e.

Rêbazên Senteza Laboratuvarê

Gaza hîdrojenê (H₂) dikare di hawîrdorên laboratuvarê de were çêkirin, mînakî, bi elektrolîza avê ya bi pûlik biçûk. Ev pêvajo bikaranîna elektrodên metalî di avê de ku elektrolît tê de heye, dihewîne, û dibe sedema berdana gaza hîdrojenê li katodê.

Herwiha, hîdrojen pir caran wekî hilberek alî di reaksiyonên kîmyayî yên cihêreng de derdikeve holê. Gelek metal bi avê re Têkilî didin da ku H§34§ bidin; lê belê, leza ku hîdrojen pêşve diçe bi metala taybetî, asta pH, û tevlêbûna ajanên aloyî ve girêdayî ye. Bi gelemperî, asîd pêşveçûna hîdrojenê didin destpêkirin. Metalên alkalî, metalên axa alkalî, alumînyûm, zînk, manganez, û hesin hemî reaksiyonên xurt bi asîdên avî re nîşan didin.

Berovajî, gelek metal, di nav de alumînyûm, ji ber çêbûna qatên oksîdê yên pasîfkirî li ser rûyên xwe, bi avê re hêdî Têkilî didin. Tevî vê yekê, aloyek ji alumînyûm û galyûmê pêk tê, bi hêsanî bi avê re reaksiyonê dike. Di bin şert û mercên asta pH ya bilind de, alumînyûm jî dikare bi H§34§ re reaksiyonê bike.

Depokirin

Depokirina bi bandor a _H2 JGirîng e ger ku ew wekî çavkaniyeke enerjiyê were bikaranîn. Hîdrojen di piraniya helîneran de helîna sînorkirî nîşan dide; mînak, di germahiya hawîrdorê û 0.1 mîlîpascal (wekhevî 9.9×10⁻¹⁰ atm) de, Nêzîkî approx.0.05 mol hîdrojen di kîloyek (2.2 lb) dîetîl êter de bihele. Her çend _{H15§ dikare di rewşeke pêçandî de were depokirin jî, ev pêvajo pêdivî bi enerjiyeke zêde heye. Şilkirin bi gelemperî ne pêkan e ji ber germahiya krîtîk a pir kêm a hîdrojenê, berevajî amonyak û gelek hîdrokarbonan, yên ku dikarin di germahiya odeyê de di bin pesto de werin şilkirin. Wekî encam, lêkolîneke girîng li ser hilgirên hîdrojenê – materyalên ku dikarin bi awayekî vegerbar H§2021§ bigirin – sekinî ye. Yek ji girîngtirîn xalên ku divê ji bo van hilgiran bêne berçavgirtin, rêjeya giranî ya hevwateyên H23§ ye ku ew dikarin bicîh bikin. Mînak, hîdrojen dikare ji hêla gelek metalên kêmpeyda yên erdê û metalên veguhêz ve bi awayekî vegerbar were Mêhtin, û ew di metalên nanokrîstalî û amorf de jî helîna xwe nîşan dide. Helîna hîdrojenê di metalan de ji hêla tevliheviyên herêmî an nepakiyan ve di nav tora krîstalê de bandor dibe. Her çend ev taybetmendî dikarin ji bo paqijkirina hîdrojenê bi derbaskirina wê di nav dîskên paladyûmê yên germkirî re bikêr be jî, helîna bilind a gazê di heman demê de pirsgirêkeke metalurjîk jî derdixe holê, dibe sedema şikestina gelek metalan û endezyariya boriyan û depoyên depokirinê tevlihev dike.}

Sînorkirineke girîng a hîdrîdên metalan ji bo depokirina hîdrojenê, naveroka wan a _H§2 ya bi awayekî nisbî kêm e, ku bi gelemperî Nêzîkî 1% e. Ev yek eleqe zêde kiriye ji bo depokirina _{H7§ di nav pêkhateyên giranîya molekulî ya kêm de. Mînak, amonyak boran (H§910§N−BH§1112§) xwedî rêjeyeke girîng a 19.8 rêjeya giranî ya H§1819§ ye. Lê belê, dezavantajek amonyak boran ev e ku nîtrîda borê ya ku piştî berdana H21§ çêdibe, nikare ji nû ve H23§ Mêhtin, û bi vî awayî ew dibe hilgirek hîdrojenê yê nevegerbar. Zêdetir hêvîdar hîdrokarbonên mîna tetrahîdroquînolîn in, yên ku dikarin beşek ji H§2627§ bi awayekî vegerbar berdin dema ku di bin germahîyê de di hebûna katalîzorek de bin.}

Bikaranîn

Pîşesaziya Petrokîmyayê

Hêjmareke mezin a H₂ di paqijkirin, an jî "pêşxistina", sotemeniyên fosîl de tê bikaranîn. Bikaranînên sereke yên pîşesazî ji bo H pêvajoyên hîdrodesulfurîzasyon û hîdrokrakkirinê tê de hene. Gelek ji van reaksiyonan di bin kategoriya hîdrogenolîzê de ne, ku tê de girêdanên kîmyewî ji hêla hîdrojenê ve têne şikandin. Bikaranîneke mînak rakirina sulfurê ji sotemeniyên fosîl ên şilayî ye.

Hîdrogenasyon

Hîdrogenasyon, ku wekî lêzêdekirina H₂ li substratên cihêreng tê pênasekirin, pêvajoyeke pîşesazî ya berfireh tê bikaranîn. Hîdrogenasyona N, mînak, amonyakê bi rêya pêvajoya Haber dide.

Ev pêvajo ya taybet beşekî girîng ji xerckirina enerjiyê ya pîşesazî ya cîhanî pêk tîne û serlêdana herî mezin a yekane ya hîdrojenê ye. Amonyaka ku tê hilberandin bi berfirehî di hilberîna zibil de tê bikaranîn, ku ji bo pratîkên çandiniyê yên hemdem madeyek xav a girîng e. Herwiha, hîdrojenasyon tê bikaranîn da ku rûn û rûnên têrnebûyî veguherîne hevpîşeyên wan ên têrbûyî, ku serlêdana wê ya sereke hilberîna margarînê ye. Senteza metanolê hîdrojenasyona dîoksîta karbonê dihewîne; tevliheviya hîdrojen û dîoksîta karbonê ya ku ji bo vê armancê tê bikaranîn wekî sîngaz tê binavkirin. Hîdrojen di hilberîna pîşesazî ya asîda hîdroklorîk de jî wekî reaktantek tevdigere. Wekî din, H₂ di veguherîna hin madenên metalî de bo formên wan ên metal ên elementar wekî ajanek kêmker kar dike.

Sotemenî

Potansiyela bikaranîna hîdrojenê (H₂) wekî çavkaniyek sotemeniyê bi berfirehî hatiye lêkolîn kirin. Hîdrojen dikare di şaneyên sotemeniyê de ji bo hilberîna elektrîkê were bikaranîn an jî were şewitandin da ku germê hilberîne. Dema ku hîdrojen di şaneyên sotemeniyê de tê bikaranîn, emîsyona yekane li cihê bikaranînê buhara avê ye. Her çend şewitandina rasterast a hîdrojenê li cihê şewitandinê qirêjiyek nisbeten kêm çêdike jî, ew dikare bibe sedema çêbûna termal a oksîdên nîtrojenê yên zirardar.

Ger hîdrojen bi emîsyonên gazên serayê yên kêm an sifir were hilberandin, ku bi gelemperî wekî "hîdrojena kesk" tê binavkirin, ew dikare bi awayekî girîng beşdarî dekarbonîzasyona pergalên enerjiyê bibe, nemaze di sektorên ku şûna sotemeniyên fosîl bi bikaranîna rasterast a elektrîkê re dijwarî û sînoran derdixe pêş.

Sotemeniya hîdrojenê dikare germiya tund a ku ji bo pêvajoyên hilberîna pîşesazî hewce ye hilberîne, di nav de pola, çîmento, cam û kîmyewî, bi vî awayî dekarbonîzasyona pîşesazî li gel teknolojiyên din ên wekî firneyên kevana elektrîkê ji bo çêkirina pola piştgirî dike. Lê belê, rola wê ya girîngtir di peydakirina madeya xav a pîşesazî de ji bo hilberîna paqijtir a amonyak û kîmyewiyên organîk tê pêşbînîkirin. Mînak, di çêkirina pola de, hîdrojen dikare hem wekî sotemeniyek paqij û hem jî wekî katalîzorek kêm-karbon kar bike, şûna kokê (karbon) ku ji komirê tê.

Ji bo dekarbonîzasyona veguhestinê, tê pêşbînîkirin ku hîdrojen serlêdanên xwe yên herî girîng di keştîvanî, hewavaniyê de, û bi astek kêmtir, di wesayîtên barhilgir ên giran de bibîne, bi riya belavkirina sotemeniyên sentetîk ên ji hîdrojenê hatine çêkirin ên wekî amonyak û metanol, û her weha teknolojiya şaneyên sotemeniyê. Di beşa wesayîtên sivik de, di nav de otomobîlên rêwiyan, hîdrojen bi awayekî girîng li paş vebijarkên din ên sotemeniyê yên alternatîf dimîne, nemaze dema ku bi rêjeya pejirandina wesayîtên elektrîkê yên pîlê tê berhev kirin, ku rola wê ya pêşerojê ya potansiyel kêm be nîşan dide.

Hîdrojen û oksîjena şilayî bi hev re wekî sotemeniyên krîogenîk di roketên bi Sotemeniya Herikbar de têne bikaranîn, mînak di motorên sereke yên Keştiya Fezayê de hate dîtin. NASA lêkolîn li ser sotemeniyek roketê kiriye ku ji hîdrojena atomî, bor an karbonê hatiye çêkirin, ku di nav perçeyên hîdrojena molekuler a hişk de, di heliyûma şilayî de hatine sekinandin, tê cemidandin. Dema ku germ dibe, ev têkel dibe buhar, rê dide ku cureyên atomî ji nû ve bicivin û Wekî encam, têkelê digihîne germahiyek bilind.

Hîdrojena ku Di dema zêdebûna elektrîka nûjenbar a Guherbar de tê hilberandin, di prensîbê de dikare were depokirin û paşê ji bo hilberîna germê an ji nû ve hilberîna elektrîkê were bikaranîn. Ew dikare bêtir bibe sotemeniyên Sentetîk ên wekî amonyak û metanol. Dezawantajên ku bi sotemeniya hîdrojenê ve girêdayî ne ev in: lêçûnên bilind ên depokirin û belavkirinê ji ber teqîneriya wê, Qebareya wê ya mezin li gor sotemeniyên din, û meyla wê ya ku materyalan qels bike.

Pîlê Nîkel-Hîdrojenê

Pîlê nîkel-hîdrojenê yê ku pir dirêj dimîne û dikare ji nû ve were şarjkirin, ku ji bo pergalên Hêzê yên peykê hatiye pêşxistin, bi bikaranîna H₂ ya gazî ya zextkirî dixebite. Îstasyona Fezayê ya Navneteweyî, Mars Odyssey, û Mars Global Surveyor bi pîlên nîkel-hîdrojenê ve hatine stendin. Di dema beşa Tarî ya rêgeh xwe de, Teleskopê Fezayê yê Hubble jî xwe dispêre pîlên nîkel-hîdrojenê, ku Di encamê de di Gulana 2009an de hatin guhertin, zêdetirî 19 sal piştî destpêkirinê û 13 sal Wêdetir ji jiyana wan a sêwirandî.

Pîşesaziya Nîvgihêneran

Hîdrojen di Hilberîn a Nîvgihêneran de tê bikaranîn da ku girêdanên şikestî ("dangling") di sîlîsyûma amorf û karbona amorf de têr bike, bi vî awayî beşdarî stabîlîzasyona taybetmendiyên van materyalan dibe. Dema ku wekî hilberek neplankirî ya Hilberînê tê destnîşankirin, hîdrojen wekî donorek Elektron a Tene tevdigere, ku di oksîda zinc (ZnO) de gihandina n-type çêdike, ku di transdûser û fosforan de serîlêdanên girîng hene. Analîzên berfireh ên ZnO û oksîda magnezyûm (MgO) Piştrast li ser girêdanên hîdrojena pir-navendî yên çar- û şeş-qatî peyda kirine. Tevgera dopîngê ya hîdrojenê bi materyalê ve girêdayî ye.

Serîlêdanên Taybet û Pêşkeftî

Ji bilî serîlêdanên sereke, hîdrojen di pîvanên piçûktir de di çarçoveyên jêrîn de tê bikaranîn:

• Gaza Parastinê: Hîdrojen di rêbazên cûrbecûr yên weldingê de wekî gaza parastinê kar dike, di nav de weldinga hîdrojena atomî.

• Sarincok: Ji ber gihandina wê ya germî ya bilind û Tîrbûn a wê ya kêm, hîdrojen wekî sarincok di jeneratorên elektrîkê yên mezin de tê bikaranîn. Yekem turbogeneratora bi hîdrojenê sarbûyî, ku hîdrojena gazî ji bo sarbûna rotor û statorê xwe bikar anî, di sala 1937an de li Dayton, Ohio, dest bi xebatê kir.
• Şilayî H₂ di lêkolîna krîogenîk de, bi taybetî di lêkolînên têkildarî superkonduktîvîteyê de, beşek bingehîn e.
• Hîdrojen pêvekek xwarinê ya destûrkirî ye (E949) ku wekî gazek pakkirinê kar dike û di heman demê de taybetmendiyên antîoksîdan jî nîşan dide.
• Hîdrojen, çi di forma xwe ya paqij de be çi jî bi nîtrojenê re tevlihevkirî be (gelek caran wekî gaza formkirinê tê binavkirin), wekî gazek şopîner ji bo tespîtkirina lehiyên pir piçûk kar dike. Serlêdanên wê gelek sektoran digire nav xwe, di nav de pîşesaziyên otomotîv, kîmyewî, nifşê hêzê, hewavaniyê û telekomunîkasyonê, û di pakkirina xwarinê de jî ji bo ceribandina lehiyê tê bikaranîn.

• Deuterium (hîdrojen-2) di pêvajoyên fîzyona nukleerî de wekî moderatorek kar dike, bi bandor leza nêzîtronan kêm dike.
• Deuterium di reaksiyonên fuzyona nukleerî de wekî sotemenî tê bikaranîn.
• Pêkhateyên deuteriumê di kîmya û biyolojiyê de ji bo nîşankirina îzotopîk têne bikaranîn, bi taybetî di lêkolînên bandorên îzotopê yên li ser kînetîka reaksiyonê de.

• Tritium (hîdrojen-3), ku di nav reaktorên nukleerî de tê hilberandin, di çêkirina bombeyên hîdrojenê de, wekî şopînerek îzotopîk di zanistên biyolojîk de, û wekî çavkaniyek radyasyona beta di boyaxên radyolumînîsent de ji bo dîmenderên amûran û nîşankerên acîl serlêdanan dibîne.

Nirxandinên Ewlehiyê û Tedbîrên Pêşîlêgirtinê

Di nav boriyên hîdrojenê û konteynerên depokirinê yên pola de, molekulên hîdrojenê meylekê nîşan didin ku bi pêkhateyên metalî re reaksiyonê bikin, ku dibe sedema şikestina hîdrojenê û lehiyên paşîn di binesaziyê de. Her çend hîdrojen ji hewayê kêmtir tîr be jî, ku bi gelemperî pêşî li berhevkirina wê di nav tevliheviyek gaza şewitî de digire, lehiyên hîdrojenê yên bi pesto bilind dîsa jî dikarin bibin sedema şewitandina spontan û teqînê, tewra di nebûna çavkaniyên şewitandinê yên derve de jî.

Hîdrojen pir şewitîner e, tewra dema ku di nav tevliheviyek hewayê de di konsantrasyonên herî kêm de niha be jî. Şewitandin dikare di rêjeyek qebareyî ya hîdrojenê bi hewayê re ku bi qasî 4% kêm e dest pê bike. Bi taybetî, di nêzîkî 70% ji bûyerên şewitandina hîdrojenê yên ragihandî de, çavkaniya şewitandinê ya rastîn nediyar dimîne.

Agirên hîdrojenê, tevî ku germahiyek zêde çêdikin, hema hema ji çavê mirov re nayên dîtin, ku xetereyek girîng a şewatên qezaî çêdikin. Dema ku hîdrojen bi xwe ne-bijehr e, hebûna wê, mîna gelek gazên din, dikare bibe sedema asfîksiyê ger hewara têr nebe.

Çavkanî

Çavkanî

Nexşeya Nûklîdan (çapa 17em). Laboratuvara Hêza Atomî ya Knolls, 2010. ISBN 978-0-9843653-0-2.

• Nexşeya Nûklîdan (Çapa 17emîn). Laboratuvar Hêz Atomî ya Knolls. 2010. ISBN 978-0-9843653-0-2.Newton, David E. (1994). Elementên Kîmyewî. New York: Franklin Watts. ISBN 978-0-531-12501-4.Rigden, John S. (2002). Hîdrojen: Elementa Bingehîn. Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press. ISBN 978-0-531-12501-4.Romm, Joseph J. (2004). Hîpê Hîdrojenê, Rastî û Çîrok di Pêşbaziya Rizgarkirina Avhewayê de. Çapxaneya Girave. ISBN 978-1-55963-703-9.Scerri, Eric (2007). Pergala Periyodîk, Çîroka Wê û Girîngiya Wê. New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-530573-9.
• Diyagrama Qonaxê ya Hîdrojenê ya Germahî Bilind ji aliyê Burkhard Militzer (Zanîngeha Kalîforniyayê, Berkeley)
• High temperature hydrogen phase diagram from Burkhard Militzer (University of California, Berkeley)
• Fonksiyona Pêlê ya Hîdrojenê (Zanîngeha Dewletê ya Georgia)