رمز الهيدروجين في الجدول الدوري
رمز الهيدروجين في الجدول الدوري، الهيدروجين أحد العناصر الكيميائية غازية الشكل، ليس له طعم ولا لون ولا رائحة، رمز الهيدروجين في الجدول الدوري هو H، والعدد الذري هو 1.
كما أنه العنصر الأول على خريطة الجدول الدوري، لأنه لا يمتلك في ذراته إلا إلكترون واحد فقط شحنته سالبة، وبروتون واحد فقط ذو شحنة موجبة.
محتويات المقال
[ عرض ]
رمز الهيدروجين في الجدول الدوري
- حسب القواعد العلمية فإن جميع الذرات في الكون يوجد بها ثلاث مكونات، وهي الإلكترون وهو سالب الشحنة.
- والنيوترون وهو متعادل الشحنة، والبروتون وهو موجب الشحنة، إلا أن عنصر الهيدروجين هو العنصر الوحيد الذي يكسر هذه القاعدة.
- فبالرغم أن جميع الذرات تخضع لهذا القاعدة، إلا أن ذرة الهيدروجين تتكون من جزئين فقط.
- وهما إلكترون واحد فقط، وبروتون واحد فقط، ولا يوجد به أية نيوترونات.
- وهذا ما يجعل الهيدروجين هو العنصر الكيميائي الأول في الجدول الدوري.
- وهو جدول العناصر الكيميائية، لأنه أقل العناصر من حيث كثافة العدد الذري.
شاهد أيضًا: الهيدروجين وقود المستقبل pdf
اكتشاف عنصر الهيدروجين وسبب تسميته
- العالم هنري كافيندش هو صاحب الفضل في اكتشاف عنصر الهيدروجين في عام 1766م.
- حيث اكتشف عنصر الهيدروجين لأول مرة بوصفه مادة تتميز بخواصه عن غيرها من العناصر الغازية حيث أنها لا تقبل الاشتعال.
- أما عام 1783 م قام العالم المشهور أنطوان لافوازييه بإعطاء اسم لهذا العنصر المكتشف حديثا الهيدروجين.
- وهذه التسمية مشتقة من اللغة الإغريقية، حيث أن كلمة هيدرو تعني ماء، وكلمة جين معناها مولد.
- وذلك عندما قام العالم بيير بإعادة تجربة العالم كافنديش بتكوين عنصر الماء عند احتراق عنصر الهيدروجين.
الهيدروجين العنصر الأكثر وفرة في الكون
- إن عنصر الهيدروجين موجود في الكثير من عناصر الحياة، فهو يتواجد في مياه المحيطات، والبحار، والأنهار.
- يمثل جزء من تكوين الماء، ويوجد في الغلاف الجوي، وفي كل الأنسجة والنباتية والحيوانية وكذلك في البترول.
- ويتواجد في مركبات الكربون وهي كثيرة لا تعد ولا تحصى، أما الاستخدام الصناعي الرئيسي لعنصر الهيدروجين هو تصنيع الأمونيا.
خصائص عنصر الهيدروجين
من الخصائص التي يتميز بها عنصر الهيدروجين ما يلي:
- يعتبر الهيدروجين غاز عديم اللون، والطعم، والرائحة، وقابل للاشتعال.
- الهيدروجين من أكثر العناصر المتوفرة بكثرة في الكون، وبالرغم من ذلك فإنه موجود في القشرة الأرضية بنسبة حوالي 0.14% من حيث الوزن.
- يملك الهيدروجين الجزيئي ويرمز له بالرمز (H2) نقاط غليان وانصهار شديدة الانخفاض.
- حيث تصل درجة انصهاره إلى 259.20-درجة مئوية.
- بينما تصل درجة غليانه إلى 252.77-درجة مئوية، وسبب ذلك هو قوة الجذب الضعيف بين جزيئاته.
- يعتبر الهيدروجين شفاف للضوء المرئي، كذلك للأشعة تحت الحمراء، والفوق بنفسجية ذات الأطوال الموجية اقل من 1800 أنغستروم Å.
- الوزن الجزيئي الهيدروجين هو أقل من كل الغازات، وينتج عن ذلك أن جزيئاته تمتلك سرعة أعلى في درجة حرارة محددة.
- وتنتشر بصورة أسرع منها، وبالتالي تكون الطاقة الحركية متوزعة بشكل أسرع في الهيدروجين.
- إذا ما قورن بالغازات الأخرى، على سبيل المثال يمتلك الهيدروجين أعلى موصلية حرارية.
استخدامات غاز الهيدروجين
يشكل غاز الهيدروجين أهمية كبيرة في العديد من الاستخدامات، ومنها:
- يعتبر غاز الهيدروجين هو الوقود المستقبلي النظيف من وجهة نظر بعض الأفراد.
- حيث تعتبر خلايا الوقود التي تعمل بالطاقة الهيدروجينية أحد المصادر النظيفة للطاقة.
- ويتم استخدامها في الوقت الحالي في عدد من السيارات والحافلات.
- يدخل الهيدروجين في إنتاج الكيماويات، مثل صناعة الأمونيا التي يتم استخدامها في الأسمدة الزراعية، ويدخل في صناعة البلاستيك، وكذلك الأدوية.
- يُستخدم الهيدروجين في عمليات تكرير النفط من أجل إزالة الكبريت من الوقود.
- يستخدم في صناعة الزجاج، لكي يقوم بحماية وحفظ الصفائح المسطحة الزجاجية من التأكسد خلال تصنيعها.
- صناعة الإلكترونيات يُستخدم الهيدروجين فيها، فيدخل في صناعة رقائق السيليكون.
- إنتاج الميثانول.
- تصنيع أحماض الهيدروكلوريك، واللحام وتقليل ركاز الفلزات.
- يستخدم الهيدروجين في وقود الصواريخ، فقد جاء في العديد من أبحاث الفضاء الحديثة أن الهيدروجين السائل عند مزجه مع الفلور السائل يعطي قوة دفع هائلة إلى الصاروخ، بطريقة لم يحققها أي وقود آخر.
- له قدرة كبيرة على التوصيل الحراري بشكل أكبر من أي غازات أخرى، ولذلك فهو يستخدم في تبريد المواتير في المولدات الكهربائية داخل محطات الطاقة.
- بسبب أنه أخف من الهواء بأربعة عشر مرة، فإنه يمكن استخدامه بنجاح كبير في رفع البالونات والمناطيد.
- وقد كان ذلك يحدث حتى وقعت كارثة هايدلبيرج والتي أقلقت العامة بسبب خطورة استخدام الهيدروجين لهذا الغرض.
الطرق المختلفة لتحضير الهيدروجين
يتم تحضير غاز الهيدروجين بعدة طرق منها الطرق التالية:
- من الغاز الطبيعي أو من الغازات البترولية عن طريق الأكسدة الجزيئية، أو من خلال التعديل ببخار الماء.
- التحليل الكهربائي للماء.
- اختزال بخار الماء باستخدام الكربون، تعرف بطريقة بوش.
- إمرار بخار المياه على الحديد السائل.
- استخلاص الهيدروجين من الغازات الصناعية.
- التفاعل بين السليكون وإيدروكسيد الصوديوم.
- كأحد المنتجات الثانوية في صناعة مادة الصودا الكاوية بطريقة التحليل الكهربائي لكلوريد الصوديوم.
- قذف جزيئات الماء بواسطة الإلكترونات.
- تفاعل عناصر المجموعة الأولى في الجدول الدوري مع الماء.
شاهد أيضًا: فوق أكسيد الهيدروجين ومخاطرة
تفاعل الهيدروجين في النجوم والشمس
تستمد الشمس حرارتها من خلال الاندماج النووي، وكذلك النجوم، حيث تندمج ذرات الهيدروجين في درجات حرارة تبلغ 12 مليون درجة مئوية مع الضغط شديد الارتفاع يحدث تكون الهيليوم، بعد ذلك تكون الكمية الأكبر من الهيدروجين قد استهلكت وتحولت إلى هيليوم.
يمكن أن يحدث التفاعل الاندماجي بطريقتين، وبواسطتها يتم التحام 4 بروتونات، وهي تمثل أنوية الهيدروجين، فيتم تكوين نواة الهيليوم 4He:
- الالتحام المباشر، وهي سلسلة تفاعل بروتون-بروتون.
- العناصر الثقيلة القليلة (الكربون، الأكسجين، النيتروجين) عن طريق دورة CNO أو (دورة بيته-فايتزيكر).
من خلال الاندماج النووي فإن الهيدروجين الداخل في هذا التفاعل يفقد حوالي 0,73 % من كتلته وتتحول إلى طاقة وهذه العملية تسمى نقص الكتلة.
ويمكن أن نحسب الطاقة التي تنتج بسبب ذلك النقص في الكتلة من خلال المعادلة المعروفة لأينشتاين، وتعرف باسم معادلة تكافؤ المادة والطاقة.
احتياطات استخدام غاز الهيدروجين
- الهيدروجين من الغازات التي لها قابلية كبيرة للاشتعال، مهما كان تركيزها قليل حتى في التركيز القليل 4 %.
- كما أنه يتفاعل بقوة مع الفلور والكلور، وينتج عن ذلك أحماض الهيدروليك، والتي تعرف بضررها على الرئة والأنسجة.
- عندما يتفاعل مع الأكسجين فإن الهيدروجين ينفجر عند الاشتعال.
- الهيدروجين له خواص مميزة منها خاصية فريدة، وهي أن شعلته نظيفة تماما الهواء، وينتج عن هذه الخاصية صعوبة اكتشاف وقوع أي احتراق حدث من تسرب الهيدروجين، وهذه خطورة كبيرة.
- تكمن أكبر المخاطر في أن يكون هناك حريق هيدروجين من غير أي ملاحظة.
الهيدروجين الطاقة البديلة
- استخدام غاز الهيدروجين من أجل إنتاج الطاقة، هو أحد مشروعات المحافظة على البيئة وخطوة للاستغناء عن الوقود الأحفوري.
- وذلك من خلال خلايا وقود وخلية الطاقة تقوم بإنتاج الكهرباء من خلال تفاعلات كيميائية باستخدام الهيدروجين والأوكسجين، يستخدم هذا التفاعل لإنتاج طاقة كهربائية.
- تعد تقنية استغلال الهيدروجين في إنتاج الطاقة الكهربائية من أفضل الوسائل المستخدمة في توليد الطاقة النظيفة المحافظة على البيئة.
- حيث لا ينتج منها إلا تيار كهربائي ومياه، لهذا تحظى هذه التقنية الجديدة باهتمام كبير حول تطويرها واستخدامها في تسيير السيارات وإمداد البيوت بالتيار الكهربائي.
- قد بدأت بالفعل بعض الشركات الكبيرة في مجال صناعة السيارات في إنتاج سيارات صغيرة وعرضتها في الأسواق.
- حيث لا تستخدم البنزين أو الديزل بل يمكن أن تشحن بكمية 4 كيلوجرام من الهيدروجين تجعلها تسير مسافة حوالي 400 كيلومتر.
- ولكن لازالت سرعة هذا النوع من السيارات منخفضة ولكن تفي بالغرض في السرعة العادية للقيادة في المدينة.
شاهد أيضًا: كلوريد الهيدروجين وحمض الهيدروكلوريك
في ختام المقال نكون قد تناولنا العديد من المعلومات حول الهيدروجين، بداية من رمز الهيدروجين في الجدول الدوري، واستخداماته المتعددة وخصائصه، نتمنى أن يكون نال إعجابكم.