तरल

हाइड्रोजन (लेट। हाइड्रोजनियम।; प्रतीक को दर्शाता है एच) - तत्वों की आवधिक प्रणाली का पहला तत्व। प्रकृति में व्यापक। सबसे आम हाइड्रोजन आइसोटोप 1 एच - प्रोटॉन का cation (और कर्नेल)। न्यूक्लियस 1 एच के गुण आपको कार्बनिक पदार्थों के विश्लेषण में एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी का व्यापक रूप से उपयोग करने की अनुमति देते हैं।

तीन हाइड्रोजन आइसोटोप के अपने नाम हैं: 1 एच - आहार (एच), 2 एच - ड्यूटेरियम (डी) और 3 एच - ट्रिटियम (रेडियोधर्मी) (टी)।

सरल पदार्थ हाइड्रोजन - एच 2 - हल्की रंगहीन गैस। हवा या ऑक्सीजन, ईंधन और विस्फोटक के साथ मिश्रण में। गैर विषैले। इथेनॉल और रोज़ेटल में घुलनशील: ग्रंथि, निकल, पैलेडियम, प्लैटिनम।

इतिहास

विज्ञान के रूप में रसायन विज्ञान के गठन की डॉन में एसिड और धातुओं की बातचीत में दहनशील गैस को अलग करने के लिए जेडवीआई और एक्सवीआई सदियों में मनाया गया था। सीधे उनके और मिखाइल वासलीविच लोमोनोसोव के आवंटन की ओर इशारा किया, लेकिन पहले से ही यह पता है कि यह एक फ्लोगिस्टन नहीं था। अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी और रसायनज्ञ हेनरी कैवेन्डिश ने 1766 में इस गैस की जांच की और उसे "ज्वलनशील वायु" कहा। "दहनशील हवा" को जलाते समय पानी दिया जाता है, लेकिन कैवेन्डिश फ्लोगिस्टन के सिद्धांत की प्रतिबद्धता ने उन्हें सही निष्कर्ष निकालने से रोक दिया। 1783 में 1783 में विशेष गैसोमीटर का उपयोग करके इंजीनियर जे। मेसोमी के साथ फ्रांसीसी केमिस्ट एंटोनी लैवॉइज़ियर ने पानी के संश्लेषण को महसूस किया, और फिर इसका विश्लेषण, पानी वाष्प गर्म लोहे को विघटित किया। इस प्रकार, यह पाया कि "दहनशील हवा" पानी का हिस्सा है और इससे प्राप्त किया जा सकता है।

नाम की उत्पत्ति

Lavoisier हाइड्रोजन नाम हाइड्रोजेन - "Horning पानी" दिया। रूसी नाम "हाइड्रोजन" ने 1824 में एक केमिस्ट एमएफ सोलोवीव का सुझाव दिया - स्लोमोनोसोव्स्की "ऑक्सीजन" के साथ समानता से।

प्रसार

हाइड्रोजन ब्रह्मांड में सबसे आम तत्व है। यह सभी परमाणुओं का लगभग 9 2% है (8% हीलियम परमाणु है, संयुक्त अन्य तत्वों का हिस्सा 0.1% से कम है)। इस प्रकार, हाइड्रोजन सितारों का मुख्य घटक और अंतर-पेनट गैस है। स्टार तापमान की शर्तों में (उदाहरण के लिए, सूर्य का सतह तापमान ~ 6000 डिग्री सेल्सियस है) हाइड्रोजन प्लाज्मा के रूप में मौजूद है, आंतरिक अंतरिक्ष में, यह तत्व व्यक्तिगत अणुओं, परमाणुओं और आयनों के रूप में मौजूद है और बना सकता है आणविक बादल जो आकार, घनत्व और तापमान में काफी भिन्न होते हैं।

पृथ्वी छाल और जीवित जीव

पृथ्वी की परत में हाइड्रोजन का द्रव्यमान अंश 1% है - यह प्रसार में दसवां तत्व है। हालांकि, प्रकृति में इसकी भूमिका गैर-द्रव्यमान, और परमाणुओं की संख्या द्वारा निर्धारित की जाती है, जिनके शेष तत्वों में हिस्सा 17% (ऑक्सीजन के बाद दूसरी जगह, परमाणुओं का हिस्सा ~ 52% है)। इसलिए, पृथ्वी पर होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं में हाइड्रोजन का मूल्य लगभग ऑक्सीजन जितना बड़ा है। पृथ्वी पर और जुड़े, और मुक्त राज्यों में मौजूद ऑक्सीजन के विपरीत, पृथ्वी पर लगभग सभी हाइड्रोजन यौगिकों के रूप में है; केवल एक साधारण पदार्थ के रूप में हाइड्रोजन की बहुत छोटी मात्रा में वातावरण में निहित है (मात्रा के अनुसार 0.00005%)।

हाइड्रोजन लगभग सभी कार्बनिक पदार्थों का हिस्सा है और सभी जीवित कोशिकाओं में मौजूद है। लगभग 50% के लिए हाइड्रोजन खातों पर परमाणुओं के मामले में जीवित कोशिकाएं।

प्राप्त

सरल पदार्थ प्राप्त करने के औद्योगिक तरीके इस बात पर निर्भर करते हैं कि इसी तरह के तत्व प्रकृति में क्या है, यानी, यह इसकी तैयारी के लिए कच्ची सामग्री हो सकती है। इस प्रकार, मुक्त राज्य में मौजूद ऑक्सीजन एक भौतिक विधि द्वारा प्राप्त किया जाता है - तरल हवा से अलगाव। हाइड्रोजन लगभग पूरी तरह से यौगिकों के रूप में है, इसलिए, इसे प्राप्त करने के लिए रासायनिक विधियों का उपयोग किया जाता है। विशेष रूप से, अपघटन प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जा सकता है। हाइड्रोजन प्राप्त करने के तरीकों में से एक इलेक्ट्रिक सदमे से पानी के अपघटन की प्रतिक्रिया है।

हाइड्रोजन प्राप्त करने की मुख्य औद्योगिक विधि मीथेन के पानी के साथ एक प्रतिक्रिया है, जो प्राकृतिक गैस का हिस्सा है। यह उच्च तापमान पर किया जाता है (यह सुनिश्चित करना आसान है कि जब मीथेन उबलते पानी के माध्यम से भी गुजरता है, तो कोई प्रतिक्रिया नहीं होती है):

सीएच 4 + 2 एन 2 ओ \u003d सीओ 2 + 4 एन 2 -165 केजे

प्रयोगशाला में, अनिवार्य रूप से प्राकृतिक पदार्थों को प्राप्त करने के लिए प्राकृतिक कच्चे माल का उपयोग नहीं किया जाता है, लेकिन स्रोत पदार्थों का चयन करते हैं, जिनमें से आवश्यक पदार्थ का चयन करना आसान है। उदाहरण के लिए, प्रयोगशाला में ऑक्सीजन हवा से प्राप्त नहीं किया जाता है। वही हाइड्रोजन की तैयारी पर लागू होता है। हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए प्रयोगशाला विधियों में से एक, जिसे कभी-कभी उद्योग में उपयोग किया जाता है, इलेक्ट्रिक स्ट्रोक के साथ पानी का अपघटन होता है।

आमतौर पर, हाइड्रोजन प्रयोगशालाओं को हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ जिंक की बातचीत से प्राप्त किया जाता है।

उद्योग में

1. लवण के जलीय समाधानों को हटाना:

2nacl + 2h 2 o → एच 2 + 2NAOH + CL 2

2. लगभग 1000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म कोक पर केंद्र जल वाष्प:

एच 2 ओ + सी? एच 2 + सीओ

3. प्राकृतिक गैस के साथ।

जल वाष्प के साथ रूपांतरण:

Ch 4 + h 2 o? सीओ + 3 एच 2 (1000 डिग्री सेल्सियस)

ऑक्सीजन के साथ उत्प्रेरक ऑक्सीकरण:

2CH 4 + O 2? 2CO + 4H 2

4. तेल शोधन की प्रक्रिया में हाइड्रोकार्बन की सुधार और सुधार।

प्रयोगशाला में

1.धातुओं को पतला एसिड का प्रभाव। ऐसी प्रतिक्रिया करने के लिए, जस्ता और पतला हाइड्रोक्लोरिक एसिड अक्सर उपयोग किया जाता है:

जेएन + 2 एचसीएल → जेएनसीएल 2 + एच 2

2.पानी के साथ कैल्शियम बातचीत:

सीए + 2 एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 + एच 2

3.हाइड्रोलिसिस हाइड्राइड:

Nah + h 2 o → NaOH + H 2

4.जस्ता या एल्यूमीनियम के लिए कार्रवाई क्षार:

2AL + 2NAOH + 6H 2 O → 2NA + 3H 2

जेएन + 2koh + 2h 2 o → के 2 + एच 2

5.इलेक्ट्रोलिसिस की मदद से। कैथोड पर क्षार या एसिड के जलीय समाधानों के इलेक्ट्रोलिसिस के साथ, हाइड्रोजन जारी किया जाता है, उदाहरण के लिए:

2 एच 3 ओ + + 2 ई - → एच 2 + 2 एच 2 ओ

भौतिक गुण

हाइड्रोजन दो रूपों (संशोधनों) में मौजूद हो सकता है - एक ऑर्थो और पैरासोडियम के रूप में। एक रूढ़िवादी अणु में ओ-ह 2 (एम। Pl। -259.10 डिग्री सेल्सियस, टी। किप। -252,56 डिग्री सेल्सियस) परमाणु पीठ समान रूप से (समांतर), और फारलोडोरोड निर्देशित होते हैं पी-ह 2 (एम। Pl। -259,32 डिग्री सेल्सियस, टी। किप। -252.89 डिग्री सेल्सियस) - एक दूसरे के विपरीत (विरोधी समांतर)। सामूहिक मिश्रण ओ-ह 2 I. पी-एच 2 किसी दिए गए तापमान पर कहा जाता है हाइड्रोजन इ।-ह 2।

तरल नाइट्रोजन तापमान पर सक्रिय कोण के साथ हाइड्रोजन कनाडाईइड के संशोधनों को विभाजित करें। बहुत कम तापमान पर, ऑर्थोपॉमी और निविड़ अंधकार के बीच संतुलन लगभग बाद की ओर लक्षित है। लगभग 1: 1 के रूप में 80 अनुपात में। हीटिंग के तहत desorbed paralodine मिश्रण के कमरे के तापमान (ऑर्थो-स्टीम: 75:25) पर संतुलन के गठन के लिए एक रूढ़िवादी रूप में बदल जाता है। उत्प्रेरक के बिना, परिवर्तन धीरे-धीरे होता है (इंटरस्टेलर माध्यम की स्थितियों में - विशेष समय के साथ, ब्रह्माण्ड संबंधी), जो व्यक्तिगत संशोधन के गुणों को सीखना संभव बनाता है।

हाइड्रोजन - सबसे लाइटगास, यह 1.5.5 गुना है। जाहिर है, अणुओं का कम वजन, एक ही तापमान पर उनकी गति जितनी अधिक होगी। सबसे आसान, हाइड्रोजन अणु किसी भी अन्य गैस के अणुओं की तुलना में तेजी से आगे बढ़ रहे हैं और इस प्रकार तेज़ एक शरीर से दूसरे शरीर तक गर्मी संचारित कर सकते हैं। यह इस प्रकार है कि हाइड्रोजन में गैसीय पदार्थों के बीच उच्चतम थर्मल चालकता है। इसकी थर्मल चालकता हवा की थर्मल चालकता की तुलना में लगभग सात गुना अधिक है।

हाइड्रोजन अणु Dvotomen - एच 2। सामान्य परिस्थितियों में, यह रंग, गंध और स्वाद के बिना गैस है। 0.08987 जी / एल (एनयू) की घनत्व, उबलते बिंदु -252,76 डिग्री सेल्सियस, विशिष्ट गर्मी दहन 120.9 × 10 6 जे / किग्रा, पानी में अल्पसंख्यक - 18.8 एमएल / एल। हाइड्रोजन कई धातुओं (एनआई, पीटी, पीडीआई डॉ।) में अच्छी तरह से घुलनशील है, खासकर पैलेडियम में (1 पीडी वॉल्यूम पर 850 वॉल्यूम)। धातुओं में हाइड्रोजन की घुलनशीलता उनके माध्यम से फैलाने की क्षमता से जुड़ी है; कार्बनसियस मिश्र धातु के माध्यम से प्रसार (उदाहरण के लिए, स्टील) कभी-कभी कार्बन (तथाकथित decarbonization) के साथ हाइड्रोजन की बातचीत के कारण मिश्र धातु के विनाश के साथ होता है। व्यावहारिक रूप से, घुलनशील नहीं।

तरल हाइड्रोजन-252.76 से -259.2 डिग्री सेल्सियस तक एक बहुत ही संकीर्ण तापमान सीमा है। यह एक रंगहीन तरल है, बहुत हल्का (-253 डिग्री सेल्सियस 0,0708 जी / सेमी 3) और तरल पदार्थ (चिपचासता -253 डिग्री सेल्सियस 13.8 शूज़) है। महत्वपूर्ण हाइड्रोजन पैरामीटर बहुत कम हैं: तापमान -240.2 डिग्री सेल्सियस और 12.8 एटीएम का दबाव। यह हाइड्रोजन के निवास में कठिनाइयों को बताता है। एक तरल अवस्था में, संतुलन हाइड्रोजन 99.7 9% पैरा-एच 2, 0.21% ऑर्थो-एच 2 होता है।

ठोस हाइड्रोजन, पिघलने बिंदु -25 9.2 डिग्री सेल्सियस, घनत्व 0.0807 जी / सेमी 3 (-262 डिग्री सेल्सियस पर) - बर्फ की तरह द्रव्यमान, हेक्सोनल सिंगोनिया क्रिस्टल, पी 6 / एमएमसी स्थानिक समूह, सेल पैरामीटर ए।=3,75 सी।\u003d 6.12। उच्च दबाव के साथ, हाइड्रोजन एक धातु राज्य में जाता है।

आइसोटोप

हाइड्रोजन तीन आइसोटोप के रूप में पाया जाता है, जिसमें व्यक्तिगत नाम होते हैं: 1 एच - आहार (एच), 2 एच - ड्यूटेरियम (डी), 3 एच - ट्रिटियम (रेडियोधर्मी) (टी)।

आहार और ड्यूटेरियम बड़े पैमाने पर संख्या 1 और 2 के साथ स्थिर आइसोटोप हैं, क्रमशः प्रकृति में उनकी सामग्री 99.9885 ± 0.0070% और 0.0115 ± 0.0070% है। यह अनुपात हाइड्रोजन के उत्पादन के स्रोत और विधि के आधार पर थोड़ा बदल सकता है।

हाइड्रोजन आइसोटोप 3 एच (ट्रिटियम) अस्थिर है। उसका आधा जीवन 12.32 वर्ष है। ट्रिथियम प्रकृति में बहुत कम मात्रा में निहित है।

साहित्य द्रव्यमान संख्या 4 - 7 और 10 -22 - 10 -23 एस के आधे जीवन के साथ हाइड्रोजन आइसोटोप पर डेटा भी प्रदान करता है।

प्राकृतिक हाइड्रोजन में 3200: 1 अनुपात में अणु एच 2 और एचडी (ड्यूटेरिनरी) होते हैं। शुद्ध ड्यूटेरियम हाइड्रोजन डी 2 की सामग्री भी कम है। एचडी और डी 2 की सांद्रता का अनुपात लगभग 6400: 1।

रासायनिक तत्वों के सभी आइसोटोप्स में, हाइड्रोजन आइसोटोप के भौतिक और रासायनिक गुण सबसे दृढ़ता से भिन्न होते हैं। यह परमाणुओं के जनता में सबसे बड़ा सापेक्ष परिवर्तन के कारण है।

	तापमान गलन क।	तापमान उबलना क।	त्रिभुज बिंदु, के / केपीए।	नाजुक बिंदु, के / केपीए।	घनत्व तरल / गैस किलो / m³।

ड्यूटेरियम और ट्रिटियम में ऑर्थो- और पैरामेट्रिक्स भी है: पी-D 2, ओ-D 2, पी-T 2, ओ-T 2। हेटेरोइसोटोप हाइड्रोजन (एचडी, एचटी, डीटी) में ऑर्थो और पैरामीटरी नहीं है।

रासायनिक गुण

पृथक हाइड्रोजन अणुओं का हिस्सा

हाइड्रोजन अणु एच 2 काफी टिकाऊ हैं, और एक प्रतिक्रिया में प्रवेश करने के लिए हाइड्रोजन के लिए, एक बड़ी ऊर्जा खर्च की जानी चाहिए:

एच 2 \u003d 2 एन - 432 केजे

इसलिए, सामान्य तापमान पर, हाइड्रोजन बहुत सक्रिय धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, उदाहरण के लिए कैल्शियम के साथ, कैल्शियम हाइड्रिड बनाने:

सीए + एन 2 \u003d सैन 2

और एकमात्र गैर-मेटालोल के साथ - फ्लोराइड, फ्लोराइड बनाने:

अधिकांश धातुओं और गैर धातुओं के साथ, हाइड्रोजन ऊंचा तापमान पर या एक अलग प्रभाव के साथ प्रतिक्रिया करता है, उदाहरण के लिए, जब प्रकाश:

ओ 2 + 2 एन 2 \u003d 2 एन 2

यह कुछ ऑक्साइड से ऑक्सीजन "ले जा सकता है", उदाहरण के लिए:

Cuo + H 2 \u003d cu + h 2 o

दर्ज समीकरण हाइड्रोजन के कम करने वाले गुणों को दर्शाता है।

एन 2 + 3 एच 2 → 2nh 3

हलोजन के साथ हलोजन नस्लों फॉर्म:

एफ 2 + एच 2 → 2 एचएफ, प्रतिक्रिया अंधेरे में और किसी भी तापमान पर एक विस्फोट के साथ आगे बढ़ती है,

सीएल 2 + एच 2 → 2 एचसीएल, प्रतिक्रिया एक विस्फोट के साथ आगे बढ़ती है, केवल प्रकाश में।

SOOT के साथ मजबूत हीटिंग के साथ बातचीत:

सी + 2 एच 2 → सीएच 4

क्षारीय और गांठ-पृथ्वी धातुओं के साथ बातचीत

सक्रिय धातुओं के साथ बातचीत करते समय, हाइड्रोजन फॉर्म हाइड्राइड:

2 एनए + एच 2 → 2nah

सीए + एच 2 → कै 2

एमजी + एच 2 → एमजीएच 2

हाइड्राइड - नमकीन, ठोस, आसानी से हाइड्रोलाइज्ड:

कै 2 + 2 एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 + 2 एच 2

धातु ऑक्साइड के साथ बातचीत (आमतौर पर डी-तत्व)

धातुओं को बहाल किया जाता है:

Cuo + H 2 → सीयू + एच 2 ओ

Fe 2 O 3 + 3H 2 → 2FE + 3H 2 O

वू 3 + 3 एच 2 → डब्ल्यू + 3 एच 2 ओ

कार्बनिक यौगिकों का हाइड्रोजनीकरण

कार्बनिक यौगिकों को बहाल करने के लिए कार्बनिक संश्लेषण में आणविक हाइड्रोजन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इन प्रक्रियाओं को बुलाया जाता है प्रतिक्रिया हाइड्रोजनीकरण। इन प्रतिक्रियाओं को ऊंचा दबाव और तापमान पर उत्प्रेरक की उपस्थिति में किया जाता है। उत्प्रेरक दोनों सजातीय (जैसे उत्प्रेरक विल्किन्सन) और विषम (जैसे रेने निकल, कोने पर पैलेडियम) दोनों हो सकते हैं।

इस प्रकार, विशेष रूप से, असंतृप्त यौगिकों के उत्प्रेरक हाइड्रोजनीकरण के साथ, जैसे कि अल्केन और एल्किन्स, संतृप्त यौगिकों अल्केन हैं।

हाइड्रोजन की भूगर्भ विज्ञान

नि: शुल्क हाइड्रोजन एच 2 अपेक्षाकृत शायद ही कभी पृथ्वी के गैसों में पाया जाता है, लेकिन पानी के रूप में भूगर्भीय प्रक्रियाओं में बेहद महत्वपूर्ण भागीदारी होती है।

हाइड्रोजन खनिजों को अमोनियम आयन, हाइड्रोक्साइल आयन और क्रिस्टलीय पानी के रूप में शामिल किया जा सकता है।

वायुमंडल में, सौर विकिरण द्वारा पानी अपघटन के परिणामस्वरूप हाइड्रोजन लगातार गठित किया जाता है। एक छोटा सा द्रव्यमान होने के बाद, हाइड्रोजन अणुओं में प्रसार आंदोलन की उच्च गति होती है (यह दूसरी ब्रह्माण्ड वेग के करीब है) और, वायुमंडल की ऊपरी परतों में गिरने से बाहरी अंतरिक्ष के लिए उड़ान भर सकती है।

परिसंचरण की विशेषताएं

हवा के साथ मिश्रण में हाइड्रोजन एक विस्फोटक मिश्रण बनाता है - तथाकथित चूहा गैस। इस गैस में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन 2: 1, या हाइड्रोजन और वायु लगभग 2: 5 की मात्रा के साथ सबसे बड़ी विस्फोटकता है, क्योंकि ऑक्सीजन की हवा में लगभग 21% होती है। इसके अलावा हाइड्रोजन दिखाया गया है। त्वचा में प्रवेश करते समय तरल हाइड्रोजन गंभीर फ्रॉस्टबाइट का कारण बन सकता है।

ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन की विस्फोटक सांद्रता 4% से 96% वॉल्यूमेट्रिक तक उत्पन्न होती है। हवा के साथ 4% से 75 (74)% वॉल्यूमेट्रिक के साथ मिश्रण के साथ।

अर्थव्यवस्था

बड़े पैमाने पर आपूर्ति में हाइड्रोजन की लागत प्रति किलो 2-5 डॉलर की सीमा में है।

आवेदन

परमाणु हाइड्रोजन परमाणु हाइड्रोजन वेल्डिंग के लिए उपयोग किया जाता है।

रासायनिक उद्योग

• अमोनिया, मेथनॉल, साबुन और प्लास्टिक के उत्पादन में
• तरल वनस्पति तेलों से मार्जरीन के उत्पादन में
• एक खाद्य योजक के रूप में पंजीकृत E949। (पैकेजिंग गैस)

खाद्य उद्योग

उड्डयन उद्योग

हाइड्रोजन बहुत फेफड़े है और हवा में हमेशा बढ़ता है। एक बार एजेंसियों और गुब्बारे पर हाइड्रोजन से भरे हुए थे। लेकिन 30 के दशक में। एक्सएक्स सदी एक गैर-लड़ाकू था, जिसके दौरान एयरशिप विस्फोट और जला दिया गया था। आजकल, एयरशिप इसकी काफी अधिक लागत के बावजूद हीलियम से भर जाती है।

ईंधन

हाइड्रोजन का उपयोग रॉकेट ईंधन के रूप में किया जाता है।

यात्री और ट्रकों के लिए ईंधन के रूप में हाइड्रोजन के उपयोग पर अध्ययन चल रहे हैं। हाइड्रोजन इंजन पर्यावरण को प्रदूषित नहीं करते हैं और केवल जल वाष्प आवंटित करते हैं।

हाइड्रोजन-ऑक्सीजन ईंधन कोशिकाओं में, हाइड्रोजन रासायनिक प्रतिक्रिया ऊर्जा को विद्युत में सीधे परिवर्तित करने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग करता है।

"तरल हाइड्रोजन" ("एफए") - 0.07 जी / सेमी³ की कम विशिष्ट घनत्व और क्रायोजेनिक गुणों के एक तरल कुल राज्य, 14.01 के (-259.14 डिग्री सेल्सियस) और एक उबलते बिंदु 20.28 के (-252.87 डिग्री सेल्सियस (-252.87 डिग्री सेल्सियस (-252.87 डिग्री सेल्सियस) के साथ एक तरल कुल घनत्व )। यह एक रंगहीन गैर-गंध तरल है, जो, जब हवा के साथ मिश्रित होता है, तो विस्फोटक पदार्थों को 4-75% की इग्निशन गुणांक की एक श्रृंखला के साथ संदर्भित करता है। तरल हाइड्रोजन में आइसोमर का स्पिन अनुपात है: 99.7 9%-पैट्रोनेज; 0.21% - रूढ़िवादी। गैसीय पर कुल राज्य को बदलते समय हाइड्रोजन विस्तार गुणांक 848: 1 20 डिग्री सेल्सियस पर है।

किसी भी अन्य गैस के लिए, हाइड्रोजन की द्रवीकरण इसकी मात्रा में कमी की ओर ले जाती है। द्रवीकरण के बाद, "एलबी" दबाव में थर्मलली पृथक कंटेनरों में संग्रहीत किया जाता है। तरल हाइड्रोजन (ईएनजी। तरल हाइड्रोजन।, Lh2।, Lh 2।) यह उद्योग में सक्रिय रूप से गैस भंडारण के रूप में, और कॉस्मिक स्टूडियो में, रॉकेट ईंधन के रूप में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है।

इतिहास

1756 में कृत्रिम शीतलन का पहला दस्तावेज उपयोग अंग्रेजी वैज्ञानिक विलियम कुलेन द्वारा किया गया था, गैसपर मोन्ग को पहले 1784 में सल्फर ऑक्साइड की एक तरल स्थिति मिली थी, माइकल फैराडे ने तरलीकृत अमोनिया प्राप्त किया, अमेरिकी आविष्कारक ओलिवर इवांस ने पहली बार 1805 में एक प्रशीतन कंप्रेसर विकसित किया , जैकब पर्किन्स ने 1834 में कूलिंग मशीन पेटेंट की और 1851 में यूएस पेटेंट एयर कंडीशनिंग में जॉन गोरी पहले। वर्नर सीमेंस ने 1857 में पुनर्जागरण शीतलन की अवधारणा का प्रस्ताव दिया, कार्ल लिंडा पेटेंट उपकरण एक कैस्केड "जौल - थॉमसन विस्तार प्रभाव" और 1876 में पुनर्जागरण शीतलन का उपयोग करके तरल हवा प्राप्त करने के लिए। 1885 में, पोलिश चिकित्सक और केमिस्ट जिग्मुंड वीआरओ? Blavsky हाइड्रोजन 33 के, महत्वपूर्ण दबाव 13.3 एटीएम का एक महत्वपूर्ण तापमान प्रकाशित किया। और 23 के। फॉरमी में एक उबलते बिंदु, जेम्स देवर को 18 9 8 में पुनर्जागरण शीतलन और इसके आविष्कार, देववर डिसिग का उपयोग करके तरलीकृत किया गया था। तरल हाइड्रोजन के एक स्थिर आइसोमर का पहला संश्लेषण - पैराावोडोरोड - 1 9 2 9 में पॉल हरेक और कार्ल बोनाफफे द्वारा किया गया था।

हाइड्रोजन के स्पिन आइसोमर

कमरे के तापमान पर हाइड्रोजन मुख्य रूप से स्पिन आइसोमर, ऑर्थोडोरोड होता है। उत्पादन के बाद, तरल हाइड्रोजन एक मेटास्टेबल स्थिति में होता है और एक विस्फोटक exothermic प्रतिक्रिया से बचने के लिए एक पैराफ्रोजन रूप में परिवर्तित किया जाना चाहिए, जो कम तापमान पर बदलते समय होता है। जल चरण में परिवर्तन आमतौर पर लौह ऑक्साइड, क्रोमियम ऑक्साइड, सक्रिय कार्बन लेपित प्लैटिनम एस्बेस्टोस, दुर्लभ पृथ्वी धातुओं या यूरेनियम या निकल additives का उपयोग करके ऐसे उत्प्रेताओं का उपयोग करके उत्पादित किया जाता है।

का उपयोग करते हुए

तरल हाइड्रोजन का उपयोग आंतरिक दहन इंजन और ईंधन कोशिकाओं के लिए ईंधन के भंडारण के रूप में किया जा सकता है। विभिन्न पनडुब्बियों (परियोजनाओं "212 ए" और "214", जर्मनी) और हाइड्रोजन परिवहन की अवधारणाएं इस हाइड्रोजन कुल रूप का उपयोग करके बनाई गई थीं (उदाहरण के लिए "दीपक" या "बीएमडब्ल्यू एच 2 आर") देखें। संरचनाओं की निकटता के कारण, "एलबी" पर उपकरण के निर्माता उपयोग कर सकते हैं या केवल तरलीकृत प्राकृतिक गैस ("एलएनजी") का उपयोग कर सिस्टम को संशोधित कर सकते हैं। हालांकि, जलने के लिए निचले वॉल्यूमेट्रिक ऊर्जा घनत्व के कारण, प्राकृतिक गैस की तुलना में उच्च मात्रा में हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है। यदि पिस्टन इंजन में "एलएनजी" के बजाय तरल हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है, तो आमतौर पर इसे अधिक बोझिल ईंधन प्रणाली की आवश्यकता होती है। प्रत्यक्ष इंजेक्शन के साथ, इनलेट पथ में बढ़ी हुई हानि सिलेंडरों को भरने को कम करती है।

न्यूट्रॉन स्कैटरिंग प्रयोगों में न्यूट्रॉन को ठंडा करने के लिए तरल हाइड्रोजन का भी उपयोग किया जाता है। न्यूट्रॉन जनता और हाइड्रोजन कोर लगभग बराबर हैं, इसलिए एक लोचदार टक्कर के साथ ऊर्जा का आदान-प्रदान सबसे प्रभावी है।

लाभ

हाइड्रोजन का उपयोग करने का लाभ इसके उपयोग का "शून्य उत्सर्जन" है। हवा के साथ अपनी बातचीत का उत्पाद पानी है।

बाधाओं

एक लीटर "ZHV" वजन केवल 0.07 किलोग्राम है। यही है, इसका विशिष्ट घनत्व 20 के 70.99 जी / एल है। तरल हाइड्रोजन को क्रायोजेनिक स्टोरेज तकनीक की आवश्यकता होती है, जैसे कि विशेष थर्मलली इन्सुलेटेड कंटेनर और विशेष उपचार की आवश्यकता होती है, जो सभी क्रायोजेनिक सामग्री के लिए असाधारण है। यह तरल ऑक्सीजन के इस संबंध में करीब है, लेकिन आग के खतरे के कारण अधिक सावधानी बरतनी चाहिए। यहां तक \u200b\u200bकि थर्मल इन्सुलेशन वाले कंटेनर के मामले में, यह कम तापमान पर होना मुश्किल है जिसे इसे तरल अवस्था में बचाने के लिए आवश्यक है (यह आमतौर पर प्रति दिन 1% की गति से वाष्पित होता है)। इसे संभालने पर, हाइड्रोजन के साथ काम करते समय सामान्य सुरक्षा उपायों का पालन करना भी आवश्यक है - यह वायु द्रवीकरण के लिए काफी ठंडा है, जो विस्फोटक है।

रॉकेट का ईंधन

तरल हाइड्रोजन रॉकेट ईंधन का एक आम घटक है, जिसका प्रयोग वाहक रॉकेट और अंतरिक्ष यान के प्रतिक्रियाशील त्वरण के लिए किया जाता है। हाइड्रोजन पर अधिकांश तरल रॉकेट इंजनों में, इसे पहले ऑक्सीकरण एजेंट और दहन के उत्पादन के लिए दहन के साथ मिश्रण करने से पहले इंजन के नोजल और इंजन के अन्य हिस्सों के पुनर्जागरण शीतलन के लिए किया जाता है। एच 2 / ओ 2 घटकों पर उपयोग किए जाने वाले आधुनिक इंजन ईंधन मिश्रण को हाइड्रोजन से अभिभूत करते हैं, जिससे निकास में असंतुलित हाइड्रोजन की एक निश्चित संख्या की ओर जाता है। आणविक वजन में कमी के कारण विशिष्ट आवेग को बढ़ाने के अलावा, यह अभी भी नोजल और दहन कक्ष के क्षरण को कम कर देता है।

अन्य क्षेत्रों में "एचबी" के उपयोग के लिए ऐसी बाधाएं क्रायोजेनिक प्रकृति और कम घनत्व के रूप में भी इस मामले में उपयोग के लिए एक निवारक हैं। 200 9 के लिए, केवल एक वाहक रॉकेट (आरएन "डेल्टा -4") है, जो पूरी तरह से एक हाइड्रोजन रॉकेट है। असल में, "एचबी" या तो रॉकेट के ऊपरी चरणों पर या ब्लॉक पर उपयोग किया जाता है कि अंतरिक्ष में उपयोगी भार के आउटपुट पर काम का एक महत्वपूर्ण हिस्सा वैक्यूओ में किया जाता है। इस प्रकार के ईंधन की घनत्व को बढ़ाने के उपायों में से एक के रूप में, एक स्पष्ट हाइड्रोजन के उपयोग के लिए प्रस्ताव हैं, यानी अर्ध-मैजरेटेड फॉर्म "फाई" है।

हाइड्रोजन एक प्रतीक एच और परमाणु संख्या के साथ एक रासायनिक तत्व है 1. मानक परमाणु वजन लगभग 1.008, हाइड्रोजन आवधिक सारणी में सबसे आसान तत्व है। इसका मोनोटोमिक रूप (एच) ब्रह्मांड में सबसे आम रसायन है, जो बारियोन के पूरे द्रव्यमान का लगभग 75% है। सितारों में मुख्य रूप से प्लाज्मा राज्य में हाइड्रोजन होता है। हाइड्रोजन का सबसे आम आइसोटोप, जिसे पूंजी कहा जाता है (इस नाम का शायद ही कभी उपयोग किया जाता है, प्रतीक 1 एच), एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन है। परमाणु हाइड्रोजन की व्यापक उपस्थिति पहले पुनर्मूल्यांकन युग में हुई थी। मानक तापमान और दबाव के साथ, हाइड्रोजन एक रंगहीन, गैर-गंध और स्वाद, गैर-विषाक्त, गैर-धातु, ज्वलनशील डाइऑक्साइड गैस आणविक सूत्र एच 2 के साथ है। चूंकि हाइड्रोजन आसानी से गैर-धातु तत्वों के साथ सहसंयोजक बंधन बनाता है, इसलिए पृथ्वी पर अधिकांश हाइड्रोजन आणविक रूपों, जैसे पानी या कार्बनिक यौगिकों में मौजूद है। हाइड्रोजन एसिड-क्षारीय प्रतिक्रियाओं में विशेष रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, क्योंकि एसिड-आधारित प्रतिक्रियाएं घुलनशील अणुओं के बीच प्रोटॉन के आदान-प्रदान से जुड़ी होती हैं। आयनिक यौगिकों में, हाइड्रोजन एक नकारात्मक चार्ज (यानी, आयन) का आकार ले सकता है, जबकि इसे हाइड्राइड के रूप में जाना जाता है, या सकारात्मक रूप से चार्ज (यानी कैशन) के रूप में, एच + प्रतीक द्वारा इंगित दृश्य। हाइड्रोजन केशन को एक साधारण प्रोटॉन के रूप में वर्णित किया गया है, लेकिन वास्तव में आयनिक कनेक्शन में हाइड्रोजन केशन हमेशा अधिक जटिल होते हैं। एकमात्र तटस्थ परमाणु जिसके लिए श्रोडिंगर समीकरण को विश्लेषणात्मक रूप से हल किया जा सकता है, हाइड्रोजन (अर्थात्, ऊर्जा के अध्ययन और इसके परमाणु के बाध्यकारी) ने क्वांटम यांत्रिकी के विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। सबसे पहले, 16 वीं शताब्दी की शुरुआत में हाइड्रोजन गैस कृत्रिम रूप से धातुओं की प्रतिक्रियाओं की प्रतिक्रिया प्राप्त हुई थी। 1766-81 में। हेनरी कैवेंडिश यह स्वीकार करने वाला पहला व्यक्ति था कि हाइड्रोजन गैस एक असतत पदार्थ है, और यह जलते समय पानी का उत्पादन करता है, ताकि इसे नामित किया जा सके: ग्रीक हाइड्रोजन में "जल उत्पादक" का अर्थ है। औद्योगिक हाइड्रोजन उत्पादन मुख्य रूप से प्राकृतिक गैस के भाप परिवर्तन और पानी के इलेक्ट्रोलिसिस जैसे ऊर्जा-गहन तरीकों के साथ, कम संभावना है। अधिकांश हाइड्रोजन का उपयोग अपने उत्पादन स्थानों के पास किया जाता है, दो सबसे आम उपयोगों के साथ - जीवाश्म ईंधन की प्रसंस्करण (उदाहरण के लिए, हाइड्रोक्रैकिंग) और मुख्य रूप से उर्वरक बाजार के लिए अमोनिया का उत्पादन। हाइड्रोजन धातु विज्ञान में चिंता का कारण बनता है, क्योंकि यह कई धातुओं को नाजुक बना सकता है, जो पाइपलाइनों और भंडारण टैंक के डिजाइन को जटिल बनाता है।

गुण

दहन

हाइड्रोजन गैस (डायहाइड्रोजन या आण्विक हाइड्रोजन) एक ज्वलनशील गैस है जो मात्रा में 4% से 75% तक सांद्रता की एक विस्तृत श्रृंखला में हवा में जलाएगी। Enthlapy जलती हुई 286 केजे / MOL:

2 एच 2 (जी) + ओ 2 (जी) → 2 एच 2 ओ (एल) + 572 केजे (286 केजे / एमओएल)

हाइड्रोजन गैस 4-74% से सांद्रता में हवा के साथ विस्फोटक मिश्रण बनाती है और क्लोरीन के साथ सांद्रता में 5.9 5% तक होती है। विस्फोटक प्रतिक्रियाएं स्पार्क्स, गर्म या सूरज की रोशनी के कारण हो सकती हैं। हाइड्रोजन का स्व-इग्निशन तापमान, हवा में सहज सूजन का तापमान 500 डिग्री सेल्सियस (9 32 डिग्री फारेनहाइट) है। शुद्ध हाइड्रोजन-ऑक्सीजन आग पराबैंगनी विकिरण उत्सर्जित करते हैं और एक उच्च ऑक्सीजन मिश्रण के साथ नग्न आंखों के लिए लगभग अदृश्य होते हैं, जैसा कि एक अच्छी तरह से दिखाई देने वाले ब्रह्मांडीय कॉस्मिक रॉकेट सुदृढ़ीकरण की तुलना में ब्रह्माण्ड शटल के मुख्य इंजन के कमजोर केबल से प्रमाणित होता है, जो अमोनियम पर्क्लोरेट कंपोजिट का उपयोग करता है। जलती हुई हाइड्रोजन के रिसाव का पता लगाने के लिए, लौ डिटेक्टर की आवश्यकता हो सकती है; इस तरह के रिसाव बहुत खतरनाक हो सकते हैं। अन्य स्थितियों में हाइड्रोजन लौ नीली है, और प्राकृतिक गैस की नीली लौ जैसा दिखता है। एयरशिप "हिंडेनबर्ग" की मौत हाइड्रोजन जलने का एक कुख्यात उदाहरण है, और मामला अभी भी चर्चा की गई है। इस घटना में दृश्यमान नारंगी ज्वाला एयरशिप के कार्बन यौगिकों के संयोजन में ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन मिश्रण के प्रभाव के कारण हुआ था। एच 2 प्रत्येक ऑक्सीकरण तत्व के साथ प्रतिक्रिया करता है। हाइड्रोजन स्वचालित रूप से क्लोरीन और फ्लोराइन के साथ कमरे के तापमान पर प्रतिक्रिया कर सकता है ताकि संबंधित हाइड्रोजन हाइड्रोजन, हाइड्रोजन क्लोराइड और हाइड्रोजन फ्लोराइड, जो संभावित रूप से खतरनाक एसिड भी हैं।

इलेक्ट्रॉन ऊर्जा का स्तर

हाइड्रोजन एटम में इलेक्ट्रॉन की मुख्य स्थिति का ऊर्जा स्तर -13,6 ईवी है, जो लगभग 91 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ एक पराबैंगनी फोटॉन के बराबर है। हाइड्रोजन के ऊर्जा स्तर की गणना एक परमाणु के बोरोव मॉडल का उपयोग करके काफी सटीक रूप से की जा सकती है, जो पृथ्वी की पृथ्वी कक्षा के साथ समानता के द्वारा इलेक्ट्रॉन को "कक्षीय" प्रोटॉन के रूप में अवधारणा प्रदान करता है। हालांकि, परमाणु इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन विद्युत चुम्बकीय बल द्वारा एक साथ आयोजित किए जाते हैं, और ग्रहों और दिव्य वस्तुओं को गुरुत्वाकर्षण द्वारा आयोजित किया जाता है। प्रारंभिक क्वांटम मैकेनिक में पोस्ट किए गए कोणीय गति के विवेक के कारण, बोरॉन मॉडल में इलेक्ट्रॉन केवल प्रोटॉन से कुछ अनुमत दूरी पर कब्जा कर सकता है और इसके परिणामस्वरूप, केवल कुछ स्वीकार्य ऊर्जाएं। हाइड्रोजन परमाणु का एक और सटीक वर्णन पूरी तरह से क्वांटम यांत्रिक प्रसंस्करण से आता है, जिसमें श्रोडिंगर समीकरण का उपयोग किया जाता है, डिरैक समीकरण या यहां तक \u200b\u200bकि फैनमैन की अभिन्न योजना प्रोटॉन के चारों ओर इलेक्ट्रॉन के संभाव्यता वितरण की घनत्व की गणना करने के लिए भी। सबसे जटिल प्रसंस्करण विधियां वैक्यूम की सापेक्षता और ध्रुवीकरण के विशेष सिद्धांत के छोटे प्रभावों को प्राप्त करने की अनुमति देती हैं। क्वांटम मशीनिंग में, मुख्य राज्य के हाइड्रोजन परमाणु में इलेक्ट्रॉन में घूर्णन टोक़ नहीं होता है, जो दर्शाता है कि कैसे "ग्रह कक्षा" इलेक्ट्रॉन के आंदोलन से अलग है।

प्राथमिक आणविक आकार

डक्टोमिक हाइड्रोजन अणुओं के दो अलग-अलग स्पिन आइसोमर हैं, जो उनके नाभिक के सापेक्ष स्पिन से प्रतिष्ठित हैं। रूढ़िवादी रूप में, दो प्रोटॉन के पीछे समानांतर होते हैं और एक आणविक स्पिन क्वांटम संख्या 1 (1/2 + 1/2) के साथ एक तिहाई राज्य बनाते हैं; परसोडोरोड के रूप में, विरोधी समांतर के पीछे और एक आणविक स्पिन क्वांटम संख्या 0 (1/2 1/2) के साथ एक एकल रूप बनाते हैं। मानक तापमान और दबाव के साथ, हाइड्रोजन गैस में लगभग 25% वाष्प और 75% ऑर्थो-फॉर्म होते हैं, जिन्हें "सामान्य रूप" भी कहा जाता है। समेकमेंटोडोर के लिए रूढ़िवादी अनुपात तापमान पर निर्भर करता है, लेकिन चूंकि ऑर्थो फॉर्म एक उत्साहित राज्य है और वाष्प की तुलना में अधिक ऊर्जा है, यह अस्थिर है और इसे साफ नहीं किया जा सकता है। बहुत कम तापमान पर, संतुलन राज्य में लगभग विशेष रूप से वाष्प रूप से होता है। शुद्ध पैराावोडोरोड के तरल और गैस चरण की थर्मल गुण घूर्णन गर्मी कैप्स में मतभेदों के कारण सामान्य रूप के गुणों से काफी अलग हैं, जिन पर हाइड्रोजन के स्पिन आइसोमर में अधिक विस्तार से चर्चा की जाती है। ORTO / युग्मित अंतर अन्य हाइड्रोजन युक्त अणुओं या कार्यात्मक समूहों, जैसे पानी और मेथिलिन में भी पाया जाता है, लेकिन यह उनके थर्मल गुणों के लिए एक छोटा सा मूल्य है। भाप और याटो एच 2 के बीच नॉनक्लेटाइज्ड इंटरकनेक्शन बढ़ते तापमान के साथ बढ़ता है; इस प्रकार, जल्दी से संघनित एच 2 में उच्च ऊर्जा के ऑर्थोगोनल आकार की बड़ी मात्रा होती है, जो धीरे-धीरे एक पैरा-फॉर्म में परिवर्तित होती है। कंडेन्स्ड एच 2 में ऑर्थो / जोयर गुणांक तरल हाइड्रोजन की तैयारी और भंडारण में एक महत्वपूर्ण कारक है: भाप में परिवर्तन का परिवर्तन exothermic है और हाइड्रोजन तरल पदार्थ के हिस्से को वाष्पित करने के लिए पर्याप्त गर्मी देता है, जिससे तरलीकृत सामग्री का नुकसान होता है । ऑर्थो-पैरा-रूपांतरण के लिए उत्प्रेरक, जैसे लौह ऑक्साइड, सक्रिय कार्बन, चढ़ाया एस्बेस्टोस, दुर्लभ पृथ्वी धातु, यूरेनियम यौगिकों, क्रोमियम ऑक्साइड या हाइड्रोजन द्वारा ठंडा होने पर कुछ निकल यौगिकों का उपयोग किया जाता है।

चरण

गैसीय हाइड्रोजन

तरल हाइड्रोजन

भोजन हाइड्रोजन

हार्ड हाइड्रोजन

धातु हाइड्रोजन

सम्बन्ध

सहसंयोजक और कार्बनिक यौगिकों

जबकि एच 2 मानक स्थितियों के तहत बहुत प्रतिक्रियाशील नहीं है, यह अधिकांश तत्वों के साथ कनेक्शन बनाता है। हाइड्रोजन उन तत्वों के साथ यौगिक बना सकता है जो अधिक इलेक्ट्रॉनिक हैं, जैसे हलोजन (उदाहरण के लिए, एफ, सीएल, बीआर, आई) या ऑक्सीजन; इन यौगिकों में, हाइड्रोजन आंशिक सकारात्मक चार्ज लेता है। फ्लोराइन, ऑक्सीजन या नाइट्रोजन के लिए बाध्यकारी, हाइड्रोजन अन्य समान अणुओं के हाइड्रोजन के साथ औसत शक्ति के एक बेहोश संचार के रूप में भाग ले सकता है, एक हाइड्रोजन बॉन्ड नामक एक घटना, जो कई जैविक अणुओं की स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण है। हाइड्रोजन भी कम इलेक्ट्रोजीनेटिव तत्वों जैसे धातुओं और धातुओं के साथ यौगिक बनाता है, जहां यह आंशिक नकारात्मक शुल्क लेता है। इन यौगिकों को अक्सर हाइड्राइड के रूप में जाना जाता है। हाइड्रोजन कार्बन के साथ यौगिकों का एक व्यापक सेट बनाता है, जिसे हाइड्रोकार्बन कहा जाता है, और यौगिकों की अधिक बहुलता - विषम जीवों के साथ उनके समग्र संबंध के कारण, कार्बनिक यौगिकों कहा जाता है। उनकी संपत्तियों का अध्ययन कार्बनिक रसायन शास्त्र में लगी हुई है, और जीवित जीवों के संदर्भ में उनके शोध को जैव रसायन के रूप में जाना जाता है। कुछ परिभाषाओं के अनुसार, "कार्बनिक" यौगिकों में केवल कार्बन होना चाहिए। हालांकि, उनमें से अधिकतर में हाइड्रोजन भी होता है, और चूंकि यह एक कार्बन-हाइड्रोजन बॉन्ड होता है, जो यौगिकों की इस कक्षा को अपनी विशिष्ट रासायनिक विशेषताओं में से अधिकांश देता है, कार्बन-हाइड्रोजन बॉन्ड को रसायन विज्ञान में "कार्बनिक" शब्द की कुछ परिभाषाओं में आवश्यक होता है। लाखों हाइड्रोकार्बन ज्ञात हैं, और आमतौर पर उन्हें जटिल सिंथेटिक मार्गों द्वारा गठित किया जाता है जो शायद ही कभी प्राथमिक हाइड्रोजन शामिल होते हैं।

हाइड्राइड

हाइड्रोजन यौगिकों को अक्सर हाइड्राइड कहा जाता है। "हाइड्राइड" शब्द से पता चलता है कि परमाणु एन ने एक नकारात्मक या एनीयनिक चरित्र का अधिग्रहण किया, जो एच- द्वारा इंगित किया गया, और इसका उपयोग किया जाता है जब हाइड्रोजन एक अधिक विद्युत तत्व के साथ एक परिसर बनाता है। 1 9 16 में गिल्बर्ट एन लुईस द्वारा प्रस्तावित हाइड्राइड आयन का अस्तित्व 1 9 20 में एमओईआर द्वारा किए गए थे। पिघला हुआ लिथियम हाइड्राइड (एलआईएच) का इलेक्ट्रोलिसिस, प्रति हाइड्रोजन की एक स्टॉइचियोमेट्रिक राशि का उत्पादन करता है एनोड। समूह 1 और 2 के धातुओं के अलावा हाइड्राइड के लिए, यह शब्द भ्रामक है, हाइड्रोजन की कम इलेक्ट्रोजिबिलिटी को देखते हुए। समूह 2 के हाइड्राइड में अपवाद बेली 2 है, जो बहुलक है। लिथियम एल्यूमीनियम हाइड्राइड में, एएलएच -4 आयन में हाइड्राइड सेंटर होते हैं, जो दृढ़ता से अल (III) से जुड़े होते हैं। यद्यपि हाइड्राइड मुख्य समूह के लगभग सभी तत्वों में बना सकते हैं, संभावित यौगिकों की संख्या और संयोजन काफी भिन्न होता है; उदाहरण के लिए, 100 से अधिक बाइनरी बोरेंट्स हाइड्राइड ज्ञात हैं और केवल एक बाइनरी एल्यूमीनियम हाइड्राइड। भारत के बाइनरी हाइड्राइड को अभी तक पहचाना नहीं गया है, हालांकि बड़े परिसरों हैं। अकार्बनिक रसायन शास्त्र में, हाइड्राइड ब्रिजिंग लिगैंड्स के रूप में भी काम कर सकते हैं जो समन्वय परिसर में दो धातु केंद्र को बांधते हैं। यह फ़ंक्शन विशेष रूप से समूह 13 के तत्वों की विशेषता है, खासकर बोरेंट्स (बोरॉन हाइड्राइड) और एल्यूमीनियम परिसरों के साथ-साथ क्लस्टर्ड कारबोर्ड में भी।

प्रोटॉन और एसिड

हाइड्रोजन ऑक्सीकरण अपने इलेक्ट्रॉन को हटा देता है और एच + देता है, जिसमें इलेक्ट्रॉनों और कर्नेल नहीं होते हैं, जिसमें आमतौर पर एक प्रोटॉन होता है। यही कारण है कि एच + को अक्सर प्रोटॉन कहा जाता है। यह प्रजाति एसिड चर्चा के लिए केंद्रीय है। बख्तरबंद कागज के सिद्धांत के अनुसार, एसिड प्रोटॉन के दाताओं हैं, और आधार प्रोटॉन स्वीकारकर्ता हैं। एक नग्न प्रोटॉन, एच +, इलेक्ट्रॉनों के साथ अन्य परमाणुओं या अणुओं के लिए अपने अनूठा आकर्षण के कारण समाधान या आयनिक क्रिस्टल में मौजूद नहीं हो सकता है। उच्च प्लाज्मा से संबंधित तापमान के अपवाद के साथ, ऐसे प्रोटॉन को परमाणुओं और अणुओं के इलेक्ट्रॉनिक बादलों से हटाया नहीं जा सकता है और उनसे जुड़ा रहेंगे। हालांकि, "प्रोटॉन" शब्द को कभी-कभी इस तरह से अन्य प्रजातियों से संलग्न सकारात्मक चार्ज या cationic हाइड्रोजन नामित करने के लिए रूपक रूप से किया जाता है, और इस तरह, इस तरह के रूप में "एच +" के रूप में संकेत दिया गया है कि किसी भी व्यक्तिगत प्रोटॉन एक दृश्य के रूप में स्वतंत्र रूप से मौजूद हैं। समाधान में नग्न "सॉल्वेटेड प्रोटॉन" की उपस्थिति से बचने के लिए, इसे कभी-कभी माना जाता है कि अम्लीय जलीय समाधानों में "हाइड्रोनियम आयन" (एच 3 ओ +) नामक कम असंभव काल्पनिक प्रजातियां होती हैं। हालांकि, इस मामले में, इस तरह के हल्के हाइड्रोजन केशन अधिक वास्तविक रूप से संगठित क्लस्टर के रूप में माना जाता है जो एच 9 ओ + 4 के करीब विचार बनाते हैं। अन्य ऑक्सोनियम आयनों का पता लगाया जाता है जब पानी अन्य सॉल्वैंट्स के साथ एक अम्लीय समाधान में होता है। पृथ्वी पर अपने विदेशीता के बावजूद, ब्रह्मांड में सबसे आम आयनों में से एक एच +3 है, जिसे प्रोटोटाइज्ड आणविक हाइड्रोजन या त्रिहाइड्रोजन केशन के रूप में जाना जाता है।

आइसोटोप

हाइड्रोजन में तीन प्राकृतिक आइसोटोप हैं जिन्हें 1 एच, 2 एच और 3 एच नामित किया गया है। अन्य, दृढ़ता से अस्थिर कर्नेल (4h से 7h से) प्रयोगशाला में संश्लेषित किए गए थे, लेकिन प्रकृति में नहीं देखा गया था। 1 एच 99.98% से अधिक के प्रसार के साथ सबसे आम हाइड्रोजन आइसोटोप है। चूंकि इस आइसोटोप के मूल में केवल एक प्रोटॉन होता है, यह वर्णनात्मक है, लेकिन शायद ही कभी औपचारिक सिद्धांतों का उपयोग किया जाता है। 2 एच, एक और स्थिर हाइड्रोजन आइसोटोप को ड्यूटेरियम के रूप में जाना जाता है और इसमें एक प्रोटॉन और कर्नेल में एक न्यूट्रॉन होता है। ऐसा माना जाता है कि ब्रह्मांड में सभी ड्यूटेरियम एक बड़े विस्फोट के दौरान उत्पादित किए गए थे और अब तक उस समय से मौजूद हैं। ड्यूटेरियम एक रेडियोधर्मी तत्व नहीं है और विषाक्तता के एक महत्वपूर्ण खतरे का प्रतिनिधित्व नहीं करता है। पानी के साथ समृद्ध पानी, जिसमें सामान्य हाइड्रोजन के बजाय ड्यूटेरियम शामिल होता है, को गंभीर पानी कहा जाता है। ड्यूटेरियम और इसके यौगिकों को 1 एच-एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए रासायनिक प्रयोगों और सॉल्वैंट्स में एक नेराडोएक्टिव लेबल के रूप में उपयोग किया जाता है। परमाणु रिएक्टरों के लिए भारी पानी का उपयोग न्यूट्रॉन रिटार्डर और शीतलक के रूप में किया जाता है। वाणिज्यिक परमाणु संश्लेषण के लिए ड्यूटेरियम भी एक संभावित ईंधन है। 3 एच ट्रिटियम के रूप में जाना जाता है और इसमें एक प्रोटॉन और कर्नेल में दो न्यूट्रॉन होते हैं। यह रेडियोधर्मी है, 12.32 वर्षों के आधे जीवन के साथ बीटा क्षय के माध्यम से हीलियम -3 पर पड़ता है। यह इतना रेडियोधर्मी है कि इसका उपयोग चमकदार पेंट में किया जा सकता है, जो इसे विनिर्माण में उपयोगी बनाता है, उदाहरण के लिए, एक चमकदार डायल के साथ घंटे। ग्लास थोड़ी मात्रा में विकिरण को रोकता है। वायुमंडलीय गैसों के साथ लौकिक किरणों की बातचीत में स्वाभाविक रूप से ट्रिटियम की एक छोटी मात्रा का निर्माण किया जाता है; परमाणु हथियार परीक्षण के दौरान ट्रिथियम भी जारी किया गया था। इसका उपयोग परमाणु संश्लेषण की प्रतिक्रियाओं में आइसोटोपिक भू-रसायन विज्ञान के संकेतक और स्वायत्त शक्ति के साथ विशिष्ट प्रकाश उपकरणों में किया जाता है। रेडियोधर्मी लेबल के रूप में रासायनिक और जैविक लेबलिंग पर प्रयोगों में ट्रिथियम का भी उपयोग किया जाता था। हाइड्रोजन एकमात्र तत्व है जिसमें इसके आइसोटोप के लिए अलग-अलग नाम हैं जो आज व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। रेडियोधर्मिता के प्रारंभिक अध्ययन के दौरान, विभिन्न भारी रेडियोधर्मी आइसोटोप को अपने नाम दिए गए थे, लेकिन ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के अपवाद के साथ ऐसे नामों का अब उपयोग नहीं किया जाता है। प्रतीक डी और टी (2 एच और 3 एच के बजाय) कभी-कभी ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के लिए उपयोग किए जाते हैं, लेकिन मार्ग पी के लिए संबंधित प्रतीक पहले से ही फास्फोरस के लिए उपयोग किया जाता है और इसलिए, पारित होने के लिए उपलब्ध नहीं है। अपने नामकरण दिशानिर्देशों में, अंतर्राष्ट्रीय संघ स्वच्छ और लागू रसायन शास्त्र आपको डी, टी, 2 एच और 3 एच से किसी भी पात्र का उपयोग करने की अनुमति देता है, हालांकि 2h और 3h को प्राथमिकता दी जाती है। एक विदेशी मुओॉन्ग एटम (एमयू प्रतीक) जिसमें एंटीमून और इलेक्ट्रॉन को कभी-कभी एंटीम्यूनियन और इलेक्ट्रॉन के बीच बड़े पैमाने पर अंतर के कारण एक हल्का हाइड्रोजन रेडियोसोटोप माना जाता है, जिसे 1 9 60 में खोजा गया था। म्यूऑन के जीवन के दौरान, 2.2 μs, मुोंग को क्रमशः हाइड्रोजन क्लोराइड और सोडियम हाइड्राइड के समान भित्ति क्लोराइड (एमयूसीएल) या सोडियम मुय्योनाइड (नामु) जैसे यौगिकों में शामिल किया जा सकता है।

इतिहास

उद्घाटन और उपयोग

1671 में, रॉबर्ट बॉयल ने लौह भूरे और पतला एसिड के बीच प्रतिक्रिया को खोला और वर्णित किया, जो हाइड्रोजन गैसीय की ओर जाता है। 1766 में, हेनरी कैवेंडिश हाइड्रोजन गैस को एक अलग पदार्थ के रूप में पहचानने वाला पहला व्यक्ति था, धातु एसिड प्रतिक्रिया "ज्वलनशील वायु" के कारण इस गैस को बुला रहा था। उन्होंने सुझाव दिया कि "ज्वलनशील वायु" वास्तव में "फोलोगिस्टन" नामक काल्पनिक पदार्थ के समान थी, और 1781 में एक बार फिर से खोजा गया कि गैस जलने पर पानी पैदा करती है। ऐसा माना जाता है कि वह वह था जिसने हाइड्रोजन को तत्व के रूप में खोला था। 1783 में, एंटोनी Lavoisier ने इस तत्व को हाइड्रोजन नाम दिया (ग्रीक ὑδρο-hydro का अर्थ "पानी" और -γνής जीन का अर्थ है, जिसका अर्थ है "निर्माता") जब वह और लैपलेस ने कैवेन्डिश के डेटा को पुन: पेश किया है जो जलने के दौरान पानी का निर्माण होता है हाइड्रोजन। Lavoisier आग में गरमागरम दीपक के माध्यम से धातु लोहे के साथ भाप के प्रवाह की प्रतिक्रिया के द्वारा अपने प्रयोगों के लिए हाइड्रोजन का उत्पादन किया। उच्च तापमान पर पानी के प्रोटॉन द्वारा एनारोबिक लौह ऑक्सीकरण को निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं के एक सेट द्वारा योजनाबद्ध रूप से दर्शाया जा सकता है:

Fe + H2O → Feo + H2

2 Fe + 3 H2O → Fe2O3 + 3 H2

3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + 4 H2

ज़िकोनियम जैसे कई धातुओं को हाइड्रोजन के लिए अग्रणी पानी के साथ एक समान प्रतिक्रिया के अधीन किया जाता है। विनिर्माण शीतलन और इसके आविष्कार, वैक्यूम फ्लास्क का उपयोग करके 18 9 8 में पहली बार जेम्स देवर के लिए हाइड्रोजन का तरल पदार्थ था। अगले साल, उन्होंने ठोस हाइड्रोजन का उत्पादन किया। दिसंबर 1 9 31 में हेरोल्ड जुरा द्वारा ड्यूटेरियम की खोज की गई, और ट्रिथियम 1 9 34 में अर्नेस्ट रदरफोर्ड, मार्क ओलिफ़ेंट और पॉल हरेक द्वारा तैयार किया गया था। भारी पानी, जिसमें सामान्य हाइड्रोजन के बजाय ड्यूटेरियम होता है, 1 9 32 में जुरा समूह द्वारा खोजा गया था। फ्रैंकोइस इसहाक डी रिवाज ने 1806 में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन द्वारा संचालित एक आंतरिक दहन इंजन "रिवाज" बनाया। एडवर्ड डैनियल क्लार्क ने 181 9 में हाइड्रोजन गैस पाइप का आविष्कार किया। डेबेरेनर फायरमैन (पहला पूर्ण हल्का) का आविष्कार 1823 में किया गया था। 1783 में जैक्स चार्ल्स द्वारा पहली हाइड्रोजन सिलेंडर का आविष्कार किया गया था। हाइड्रोजन ने 1852 में आविष्कार के बाद वायु आंदोलन का पहला विश्वसनीय रूप प्रदान किया, हेनरी गिफ़र्ड हाइड्रोजन द्वारा उठाए गए। जर्मन गिनती फर्डिनेंड वॉन Tzpelinin हाइड्रोजन के साथ हवा में उठाए गए कठोर एयरशिप के विचार को बढ़ावा दिया, जिसे बाद में ज़ेपेलिन कहा जाता था; उनमें से पहला 1 9 00 में हवा में ले गया। नियमित रूप से अनुसूचित उड़ानें 1 9 10 में शुरू हुईं और अगस्त 1 9 14 में द्वितीय विश्व युद्ध की शुरुआत तक, उन्होंने गंभीर घटनाओं के बिना 35,000 यात्रियों को स्थानांतरित कर दिया। युद्ध के दौरान, हाइड्रोजन एयरशिप का उपयोग अवलोकन प्लेटफॉर्म और बमवर्षक के रूप में किया जाता था। पहली गैर-विजेता ट्रान्साटलांटिक उड़ान 1 9 1 9 में ब्रिटिश एयरशिप आर 34 द्वारा उत्पादित की गई थी। नियमित यात्री सेवा 1 9 20 के दशक में फिर से शुरू हुई, और संयुक्त राज्य अमेरिका में हीलियम भंडार के उद्घाटन में उड़ान सुरक्षा में सुधार होनी चाहिए, लेकिन अमेरिकी सरकार ने इस उद्देश्य के लिए गैस बेचने से इनकार कर दिया, इसलिए एच 2 का उपयोग हिंडेनबर्ग की एयरशिप में किया गया था, जिसे नष्ट कर दिया गया था 6 मई, 1 9 37 को न्यू-जेर्सी में मिलान में आग का नतीजा। यह घटना रेडियो पर लाइव प्रसारण की गई थी और वीडियो फिल्मांकन किया गया था। यह व्यापक रूप से माना जाता था कि इग्निशन का कारण हाइड्रोजन रिसाव था, लेकिन बाद के अध्ययन स्थैतिक बिजली के साथ एल्यूमिनिज्ड ऊतक कोटिंग की इग्निशन इंगित करते हैं। लेकिन इस समय तक, गैस उठाने वाली गैस के रूप में हाइड्रोजन की प्रतिष्ठा पहले ही क्षतिग्रस्त हो गई थी। उसी वर्ष, गैसीय हाइड्रोजन के साथ पहला हाइड्रोजन-ठंडा टर्बोजेनेरेटर रोटर में एक शीतलक और 1 9 37 में डेटन, ओहियो, डेटन पावर एंड लाइट कंपनी में एक स्टेटर के रूप में शुरू किया गया था; हाइड्रोजन गैस की थर्मल चालकता के कारण, आज इस क्षेत्र में उपयोग के लिए यह सबसे आम गैस है। हाइड्रोजन बैटरी का उपयोग पहली बार 1 9 77 में नेविगेशन टेक्नोलॉजिकल सैटेलाइट -2 यूएसए (एनटीएस -2) बोर्ड पर किया गया था। एमकेएस, मंगल ओडिसी और मंगल ग्रह ग्लोबल सर्वेक्षक निकल-हाइड्रोजन बैटरी से लैस हैं। अपनी कक्षा के अंधेरे हिस्से में, हबल स्पेस टेलीस्कोप भी निकल-हाइड्रोजन बैटरी द्वारा संचालित किया जाता है, जिन्हें अंततः मई 200 9 में लॉन्च होने के बाद 1 9 साल से अधिक और उनके डिजाइन के 13 साल बाद प्रतिस्थापित किया गया था।

क्वांटम सिद्धांत में भूमिका

इसकी सरल परमाणु संरचना के कारण केवल प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन, एक हाइड्रोजन परमाणु, उसके द्वारा बनाई गई प्रकाश के स्पेक्ट्रम के साथ या उसके द्वारा अवशोषित, परमाणु संरचना के सिद्धांत के विकास में केंद्रीय था। इसके अलावा, हाइड्रोजन अणु की उचित सादगी और संबंधित एच + 2 केशन के अध्ययन ने रासायनिक बंधन की प्रकृति की समझ को जन्म दिया, जो 2020 के मध्य में क्वांटम यांत्रिकी में हाइड्रोजन परमाणु की भौतिक प्रसंस्करण का पालन करता था। पहले क्वांटम प्रभावों में से एक, जिसे स्पष्ट रूप से देखा गया था (लेकिन उस समय समझा नहीं गया था), पूर्ण क्वांटम मैकेनिकल सिद्धांत प्रकट होने से पहले आधे शताब्दी के लिए हाइड्रोजन की भागीदारी के साथ मैक्सवेल का अवलोकन था। मैक्सवेल ने नोट किया कि विशिष्ट गर्मी क्षमता एच 2 अपरिवर्तनीय रूप से कमरे के तापमान के नीचे डाइऑक्साइड गैस से निकलती है और क्रायोजेनिक तापमान पर एक-ओमिक गैस की विशिष्ट गर्मी क्षमता के समान और अधिक समान होती है। क्वांटम सिद्धांत के अनुसार, ऐसा व्यवहार घूर्णन ऊर्जा के दूरी (मात्राबद्ध) स्तर के कारण होता है, जो विशेष रूप से एच 2 में अपने कम द्रव्यमान के कारण व्यापक रूप से रखा जाता है। ये व्यापक रूप से दूरी वाले स्तर कम तापमान पर हाइड्रोजन में घूर्णन आंदोलन के लिए थर्मल ऊर्जा के बराबर अलगाव को रोकते हैं। भारी परमाणुओं से युक्त डायटोम्स में इस तरह के व्यापक स्तर नहीं होते हैं और समान प्रभाव नहीं दिखाते हैं। विरोधी हाइड्रोजन हाइड्रोजन का एक एंटीमटेरियल एनालॉग है। इसमें एक पॉजिट्रॉन के साथ एंटीप्रोटोन होता है। एंटी-फार्म एकमात्र प्रकार का एंटीमीटर एटम है, जिसे 2015 तक प्राप्त किया गया था।

प्रकृति में खोजना

हाइड्रोजन ब्रह्मांड में सबसे आम रासायनिक तत्व है, जो वजन से सामान्य पदार्थ के 75% और परमाणुओं की संख्या से 90% से अधिक के लिए जिम्मेदार है। (ब्रह्मांड के अधिकांश द्रव्यमान इस रासायनिक तत्व के रूप में नहीं हैं, लेकिन ऐसा माना जाता है कि अभी भी अंधेरे पदार्थ और अंधेरे ऊर्जा जैसे अनिर्धारित द्रव्यमान हैं।) यह तत्व सितारों की बड़ी बहुतायत में है और गैस दिग्गज। एच 2 आणविक बादल स्टार गठन से जुड़े हुए हैं। प्रोटॉन-प्रोटॉन प्रतिक्रिया और परमाणु संश्लेषण सीएनओ चक्र के माध्यम से सितारों को चालू करते समय हाइड्रोजन एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। पूरी दुनिया में, हाइड्रोजन मुख्य रूप से परमाणु और प्लाज्मा राज्य में संपत्तियों के साथ पाया जाता है, जो आणविक हाइड्रोजन के गुणों से पूरी तरह से अलग होता है। एक प्लाज्मा के रूप में, हाइड्रोजन के इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन एक दूसरे से जुड़े नहीं होते हैं, जो बहुत उच्च विद्युत चालकता और उच्च विकिरण क्षमता (सूर्य और अन्य सितारों से प्रकाश का उत्पादन) की ओर जाता है। चुंबकीय और विद्युत क्षेत्र चार्ज कणों से दृढ़ता से प्रभावित होते हैं। उदाहरण के लिए, धूप वाली हवा में, वे पृथ्वी के चुंबकमंडल के साथ बातचीत करते हैं, बिर्कलैंड और ध्रुवीय चमक की बहती बनाते हैं। हाइड्रोजन इंटरस्टेलर माध्यम में तटस्थ परमाणु राज्य में है। ऐसा माना जाता है कि लिमाना-अल्फा की प्लगिंग सिस्टम में बड़ी मात्रा में तटस्थ हाइड्रोजन का पता चला कि ब्रह्मांड की ब्रह्मांडीय बैरियन घनत्व को लाल विस्थापन z \u003d 4. पृथ्वी पर सामान्य परिस्थितियों में, मौलिक हाइड्रोजन डायटोमिक गैस, एच 2 जैसे मौजूद है। हालांकि, हाइड्रोजन गैस अपने हल्के वजन के कारण पृथ्वी के वायुमंडल (मात्रा में 1 सीएनएम) में बहुत दुर्लभ है, जो इसे भारी गैसों की तुलना में पृथ्वी की गुरुत्वाकर्षण को दूर करने के लिए आसान होने की अनुमति देता है। हालांकि, हाइड्रोजन पृथ्वी की सतह पर तीसरा सबसे आम तत्व है, मुख्य रूप से हाइड्रोकार्बन और पानी जैसे रासायनिक यौगिकों के रूप में होता है। हाइड्रोजन गैस कुछ बैक्टीरिया और शैवाल द्वारा बनाई गई है और फ्लूटिन के साथ-साथ मीथेन का एक प्राकृतिक घटक है, जो हाइड्रोजन का एक महत्वपूर्ण महत्वपूर्ण स्रोत है। आणविक आकार, जिसे प्रोटोटेटेड आण्विक हाइड्रोजन (एच + 3) कहा जाता है, इंटरस्टेलर माध्यम में होता है, जहां यह लौकिक किरणों से आणविक हाइड्रोजन के आयनीकरण द्वारा उत्पन्न होता है। इस चार्ज आयन को ग्रह बृहस्पति के ऊपरी वातावरण में भी देखा गया था। आयन कम तापमान और घनत्व के कारण पर्यावरण के लिए अपेक्षाकृत प्रतिरोधी है। एच +3 ब्रह्मांड में सबसे आम आयनों में से एक है और इंटरस्टेलर माध्यम की रसायन शास्त्र में एक प्रमुख भूमिका निभाता है। तटस्थ Triatomic हाइड्रोजन एच 3 केवल एक उत्साहित रूप और अस्थिर में मौजूद हो सकता है। इसके विपरीत, हाइड्रोजन (एच + 2) के सकारात्मक आणविक आयन ब्रह्मांड में एक दुर्लभ अणु है।

हाइड्रोजन उत्पादन

एच 2 रासायनिक और जैविक प्रयोगशालाओं में उत्पादित होता है, अक्सर अन्य प्रतिक्रियाओं के उप-उत्पाद के रूप में; असंतृप्त सब्सट्रेट्स के हाइड्रोजनीकरण के लिए उद्योग में; और प्रकृति में जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं में वसूली समकक्षों के बाहर निकालना के साधन के रूप में।

भाप सुधार

हाइड्रोजन कई तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन आर्थिक रूप से सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में हाइड्रोकार्बन से हाइड्रोजन को हटाने में शामिल हैं, क्योंकि 2000 में लगभग 9 5% हाइड्रोजन उत्पादन भाप सुधार से आया था। वाणिज्यिक, हाइड्रोजन की बड़ी मात्रा आमतौर पर प्राकृतिक गैस के भाप सुधार द्वारा प्राप्त की जाती है। उच्च तापमान (1000-1400 के, 700-1100 डिग्री सेल्सियस या 1300-2000 डिग्री फ़ारेनहाइट), भाप (जल वाष्प) कार्बन मोनोऑक्साइड और एच 2 प्राप्त करने के लिए मीथेन के साथ प्रतिक्रिया करता है।

सीएच 4 + एच 2 ओ → सीओ + 3 एच 2

यह प्रतिक्रिया कम दबाव पर बेहतर है, लेकिन फिर भी, इसे उच्च दबाव (2.0 एमपीए, 20 एटीएम या 600 इंच बुध स्तंभ) में किया जा सकता है। यह इस तथ्य के कारण है कि उच्च दबाव वाला एच 2 सबसे लोकप्रिय उत्पाद है, और दबाव अति ताप से सफाई प्रणाली उच्च दबावों पर बेहतर काम कर रही है। उत्पादों का मिश्रण "संश्लेषण गैस" के रूप में जाना जाता है, क्योंकि इसे अक्सर मेथनॉल और संबंधित यौगिकों का उत्पादन करने के लिए सीधे उपयोग किया जाता है। मीथेन के अलावा हाइड्रोकार्बन का उपयोग उत्पादों के विभिन्न अनुपात के साथ संश्लेषण गैस प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। इस उच्च अनुकूलित तकनीक की कई जटिलताओं में से एक कोक या कार्बन का गठन है:

सीएच 4 → सी + 2 एच 2

नतीजतन, भाप सुधार आमतौर पर अतिरिक्त H2O का उपयोग करता है। एक पानी गैस विस्थापन प्रतिक्रिया के माध्यम से कार्बन मोनोऑक्साइड का उपयोग करके भाप से अतिरिक्त हाइड्रोजन को हटाया जा सकता है, खासकर लौह ऑक्साइड उत्प्रेरक का उपयोग कर। यह प्रतिक्रिया भी एक आम औद्योगिक कार्बन डाइऑक्साइड स्रोत है:

सीओ + एच 2 ओ → सीओ 2 + एच 2

एच 2 के लिए अन्य महत्वपूर्ण तरीकों में हाइड्रोकार्बन का आंशिक ऑक्सीकरण शामिल है:

2 CH4 + O2 → 2 CO + 4 H2

और कोयले की प्रतिक्रिया, जो ऊपर वर्णित शिफ्ट प्रतिक्रिया के प्रस्ताव के रूप में कार्य कर सकती है:

सी + एच 2 ओ → सीओ + एच 2

कभी-कभी हाइड्रोजन को अलग-अलग होने के बिना एक ही औद्योगिक प्रक्रिया में उत्पादित और उपभोग किया जाता है। अमोनिया के उत्पादन के लिए बबरियर की प्रक्रिया में, हाइड्रोजन प्राकृतिक गैस से उत्पन्न होता है। क्लोरीन प्राप्त करने के लिए नमक समाधान का इलेक्ट्रोलिसिस भी उत्पाद के रूप में हाइड्रोजन के गठन की ओर जाता है।

धातु अम्ल

प्रयोगशाला में, एच 2 आमतौर पर कुछ प्रतिक्रियाशील धातुओं में पतला गैर-ऑक्सीकरण एसिड की प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है, जैसे सीवाईपीए उपकरण के साथ जस्ता।

जेएन + 2 एच + → जेएन 2 + + एच 2

अड्डों को संसाधित करते समय एल्यूमीनियम भी एच 2 का उत्पादन कर सकते हैं:

2 अल + 6 एच 2 ओ + 2 ओएच- → 2 अल (ओएच) -4 + 3 एच 2

जल इलेक्ट्रोलिसिस हाइड्रोजन का उत्पादन करने का एक आसान तरीका है। पानी के माध्यम से कम वोल्टेज वर्तमान प्रवाह होता है, और एनोड पर गैस ऑक्सीजन बनता है, जबकि कैथोड पर हाइड्रोजन गैस बनती है। आम तौर पर कैथोड भंडारण के लिए हाइड्रोजन के उत्पादन में प्लैटिनम या अन्य निष्क्रिय धातु से बना होता है। यदि, हालांकि, दहन को सुविधाजनक बनाने के लिए गैस को जला दिया जाना चाहिए, ऑक्सीजन की उपस्थिति वांछनीय है, और इसलिए दोनों इलेक्ट्रोड निष्क्रिय धातुओं से बने होंगे। (उदाहरण के लिए, लौह ऑक्सीकरण किया जाता है और इसलिए, जारी ऑक्सीजन की मात्रा को कम कर देता है)। सैद्धांतिक अधिकतम दक्षता (उत्पादित हाइड्रोजन के ऊर्जा मूल्य के संबंध में उपयोग की जाने वाली बिजली) 80-94% की सीमा में है।

2 एच 2 ओ (एल) → 2 एच 2 (जी) + ओ 2 (जी)

पानी में जोड़े गए ग्रेन्युल के रूप में एल्यूमीनियम और गैलियम मिश्र धातु का उपयोग हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। यह प्रक्रिया एल्यूमीनियम ऑक्साइड भी उत्पन्न करती है, लेकिन महंगा गैलियम, जो ग्रेन्युल पर ऑक्साइड त्वचा के गठन को रोकता है, इसका पुन: उपयोग किया जा सकता है। इसमें हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था के लिए महत्वपूर्ण संभावित परिणाम हैं, क्योंकि हाइड्रोजन को जगह में प्राप्त किया जा सकता है और इसे परिवहन करने की आवश्यकता नहीं है।

थर्माकेमिकल गुण

200 से अधिक थर्माकेमिकल चक्र हैं जिनका उपयोग पानी को अलग करने के लिए किया जा सकता है, इन चक्रों में से एक दर्जन, जैसे लौह ऑक्साइड चक्र, सेरियम ऑक्साइड (iv) सेरियम ऑक्साइड (iii), जिंक-ऑक्साइड जिंक, सल्फर चक्र, तांबा जैसे चक्र साइकिल और क्लोरीन और सल्फर हाइब्रिड चक्र अध्ययन चरण में और बिजली के उपयोग के बिना पानी और गर्मी से हाइड्रोजन और ऑक्सीजन की तैयारी के लिए परीक्षण चरण में हैं। कई प्रयोगशालाएं (फ्रांस, जर्मनी, ग्रीस, जापान और यूएसए सहित) सौर ऊर्जा और पानी से हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए थर्माकेमिकल विधियों का विकास कर रही हैं।

एनारोबिक संक्षारण

एनारोबिक स्थितियों में, लौह और स्टील मिश्र धातु धीरे-धीरे पानी के प्रोटॉन द्वारा ऑक्सीकरण किए जाते हैं, साथ ही आणविक हाइड्रोजन (एच 2) में बहाल करते हैं। एनारोबिक आयरन जंग आयरन हाइड्रॉक्साइड (हरी जंग) के गठन की ओर जाता है और निम्नलिखित प्रतिक्रिया द्वारा वर्णित किया जा सकता है: एफई + 2 एच 2 ओ → एफई (ओएच) 2 + एच 2। बदले में, एनारोबिक स्थितियों में, आयरन हाइड्रॉक्साइड (एफई (ओएच) 2) मैग्नेटाइट और आण्विक हाइड्रोजन के गठन के साथ पानी के प्रोटॉन के साथ ऑक्सीकरण किया जा सकता है। इस प्रक्रिया को दुकानदार की प्रतिक्रिया द्वारा वर्णित किया गया है: 3 एफई (ओएच) 2 → Fe3O4 + 2 H2O + H2 आयरन हाइड्रॉक्साइड → मैग्नीशियम + वॉटर + हाइड्रोजन। खैर क्रिस्टलाइज्ड मैग्नेटाइट (FE3O4) आयरन हाइड्रॉक्साइड (Fe (ओएच) 2 की तुलना में थर्मोडायनामिक रूप से अधिक स्थिर है। यह प्रक्रिया ऑक्सीजन मुक्त मिट्टी के पानी में लोहे और इस्पात के एनारोबिक जंग के दौरान होती है और जब मिट्टी भूजल के स्तर से कम हो जाती है।

भूवैज्ञानिक उत्पत्ति: सर्पेंटिनियन प्रतिक्रिया

गहरी भूगर्भीय स्थितियों में ऑक्सीजन (ओ 2) की अनुपस्थिति में, जो पृथ्वी के वायुमंडल से दूर है, हाइड्रोजन (एच 2) जल प्रोटॉन (एच +) आयरन सिलिकेट (एफई 2 +) के एनारोबिक ऑक्सीकरण द्वारा सर्पिनिज़ेशन की प्रक्रिया में गठित होता है फेरोलाइटिस के क्रिस्टल जाली में मौजूद (Fe2sio4, Minal Olivine -gland)। इसी प्रतिक्रिया, चुंबक (FE3O4), क्वार्ट्ज (SiO2) और हाइड्रोजन (एच 2) के गठन की ओर अग्रसर: 3 एफई 2 एसआईओ 4 + 2 एच 2 ओ → 2 fe3o4 + 3 sio2 + 3 एच 2 Fayalit + पानी → मैग्नेटाइट + क्वार्ट्ज + हाइड्रोजन। यह प्रतिक्रिया दुकानदार की प्रतिक्रिया के समान ही है, जो पानी के संपर्क में लौह हाइड्रॉक्साइड के एनारोबिक ऑक्सीकरण में मनाई गई है।

ट्रांसफॉर्मर में गठन

बिजली ट्रांसफार्मर में गठित सभी खतरनाक गैसों में से, हाइड्रोजन सबसे आम और दोषों के अधिकांश मामलों में उत्पन्न होता है; इस प्रकार, हाइड्रोजन गठन ट्रांसफार्मर के जीवन चक्र में गंभीर समस्याओं का प्रारंभिक संकेत है।

अनुप्रयोग

विभिन्न प्रक्रियाओं में खपत

तेल और रासायनिक उद्योग में बड़ी मात्रा में एच 2 की आवश्यकता होती है। उच्चतम, एच 2 का उपयोग जीवाश्म ईंधन के प्रसंस्करण ("आधुनिकीकरण" और अमोनिया के उत्पादन के लिए किया जाता है। पेट्रोकेमिकल संयंत्रों में, एच 2 का उपयोग हाइड्रोडियोकेलेशन, हाइड्रोडसुल्टिंग और हाइड्रोक्रैकिंग में किया जाता है। एच 2 में कई अन्य महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। एच 2 को हाइड्रोजनीकृत एजेंट के रूप में प्रयोग किया जाता है, विशेष रूप से, असंतृप्त वसा और तेलों की संतृप्ति के स्तर को बढ़ाने के लिए (मार्जरीन के रूप में ऐसी वस्तुओं में पाया जाता है), और मेथनॉल के उत्पादन में। यह हाइड्रोक्लोरिक एसिड के उत्पादन में हाइड्रोजन का स्रोत भी है। एच 2 को धातु अयस्कों के एक कम करने वाले एजेंट के रूप में भी उपयोग किया जाता है। हाइड्रोजन कई दुर्लभ पृथ्वी और संक्रमण धातुओं में एक अत्यधिक घुलनशील पदार्थ है और नैनोक्रिस्टलाइन और असंगत धातुओं में घुलनशील दोनों में घुलनशील है। धातुओं में हाइड्रोजन की घुलनशीलता क्रिस्टल जाली में स्थानीय विकृतियों या अशुद्धियों पर निर्भर करती है। यह उपयोगी हो सकता है जब हाइड्रोजन गर्म पैलेडियम डिस्क के माध्यम से गुजरकर साफ किया जाता है, लेकिन गैस की उच्च घुलनशीलता एक धातुकर्म समस्या है जो कई धातुओं के उत्सर्जन में योगदान देती है, जो पाइपलाइनों और भंडारण टैंक के डिजाइन को जटिल बनाता है। अभिकर्मक के रूप में उपयोग करने के अलावा, एच 2 व्यापक रूप से भौतिकी और तकनीक में उपयोग किया जाता है। यह वेल्डिंग विधियों में एक सुरक्षात्मक गैस के रूप में प्रयोग किया जाता है, जैसे परमाणु हाइड्रोजन वेल्डिंग। एच 2 को बिजली संयंत्रों पर विद्युत जनरेटर में रोटर शीतलक के रूप में उपयोग किया जाता है, क्योंकि इसमें सभी गैसों के बीच उच्चतम थर्मल चालकता होती है। तरल एच 2 का उपयोग क्रायोजेनिक अध्ययन में किया जाता है, जिसमें सुपरकंडक्टिविटी स्टडीज शामिल हैं। चूंकि एच 2 हवा की तुलना में हल्का होता है, जिसमें हवा की घनत्व से 1/14 से थोड़ा अधिक होता है, यह एक बार गुब्बारे और एयरशिप में एक भारोत्तोलन गैस के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था। नए अनुप्रयोगों में, हाइड्रोजन का उपयोग शुद्ध रूप में किया जाता है या तत्काल रिसाव का पता लगाने के लिए गैस-सूचक के रूप में नाइट्रोजन (कभी-कभी मोल्डिंग गैस कहा जाता है) के साथ मिश्रित होता है। मोटर वाहन, रसायन, ऊर्जा, एयरोस्पेस और दूरसंचार उद्योगों में हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है। हाइड्रोजन एक अनुमत पोषण पूरक (ई 9 4 9) है, जो अन्य एंटीऑक्सीडेंट गुणों के अलावा खाद्य उत्पादों की मजबूती के लिए परीक्षण की अनुमति देता है। दुर्लभ हाइड्रोजन आइसोटोप भी विशिष्ट अनुप्रयोग हैं। ड्यूटेरियम (हाइड्रोजन -2) का उपयोग परमाणु विखंडन अनुप्रयोगों में धीमी न्यूट्रॉन रिटार्डर और परमाणु संश्लेषण प्रतिक्रियाओं के रूप में किया जाता है। ड्यूटेरियम यौगिकों का उपयोग आइसोटोपिक प्रतिक्रिया प्रभावों के अध्ययन में रसायन विज्ञान और जीवविज्ञान के क्षेत्र में किया जाता है। परमाणु रिएक्टरों में उत्पादित ट्रिथियम (हाइड्रोजन -3), जैविक विज्ञान में एक आइसोटोपिक टैग के रूप में, और चमकदार पेंट्स में विकिरण स्रोत के रूप में हाइड्रोजन बम के उत्पादन में उपयोग किया जाता है। संतुलन हाइड्रोजन के ट्रिपल पॉइंट का तापमान 13.8033 केल्विन पर अपने -90 तापमान पैमाने में एक निर्णायक निश्चित बिंदु है।

शीतलन माध्यम

हाइड्रोजन आमतौर पर बिजली संयंत्रों पर जेनरेटर में एक शीतलक के रूप में उपयोग किया जाता है जो कई अनुकूल गुणों के कारण होते हैं जो इसके प्रकाश डाइऑक्साइड अणुओं के प्रत्यक्ष परिणाम होते हैं। इनमें सभी गैसों के बीच कम घनत्व, कम चिपचिपापन और अधिकतम विशिष्ट गर्मी और थर्मल चालकता शामिल है।

ऊर्जा वाहक

हाइड्रोजन एक ऊर्जा संसाधन नहीं है, ड्यूटेरियम या ट्रिटियम का उपयोग कर वाणिज्यिक थर्मोन्यूक्लियर पावर प्लांट्स के काल्पनिक संदर्भ के अपवाद के साथ, और यह तकनीक वर्तमान में विकास से दूर है। सूर्य की ऊर्जा हाइड्रोजन के परमाणु संश्लेषण से आती है, लेकिन यह प्रक्रिया पृथ्वी पर हासिल करना मुश्किल है। सौर, जैविक या विद्युत स्रोतों से प्राथमिक हाइड्रोजन को अपने उत्पादन के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो इसके दहन के दौरान उपभोग की जाती है, इसलिए, इन मामलों में, हाइड्रोजन ऊर्जा के साथ ऊर्जा के वाहक के रूप में कार्य करता है। हाइड्रोजन जीवाश्म स्रोतों (जैसे मीथेन) से प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन ये स्रोत थक गए हैं। किसी भी व्यावहारिक रूप से पहुंचने योग्य दबाव दोनों तरल हाइड्रोजन और संपीड़ित हाइड्रोजन गैसीय हाइड्रोजन की इकाई मात्रा में ऊर्जा घनत्व पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों की तुलना में काफी कम है, हालांकि ईंधन द्रव्यमान की प्रति इकाई ऊर्जा घनत्व अधिक है। हालांकि, पूरी अर्थव्यवस्था में संभावित भविष्य ऊर्जा वाहक के रूप में ऊर्जा के संदर्भ में मौलिक हाइड्रोजन व्यापक रूप से चर्चा की गई थी। उदाहरण के लिए, अनुक्रम सीओ 2 के बाद कार्बन के कैप्चर और स्टोरेज के बाद जीवाश्म ईंधन से उत्पादन एच 2 के बिंदु पर किया जा सकता है। परिवहन के दौरान उपयोग की जाने वाली हाइड्रोजन अपेक्षाकृत पूरी तरह से जलाएगी, कुछ एनओएक्स उत्सर्जन के साथ, लेकिन कार्बन उत्सर्जन के बिना। हालांकि, हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था में पूर्ण रूपांतरण से जुड़े बुनियादी ढांचे की लागत महत्वपूर्ण होगी। ईंधन कोशिकाएं आंतरिक दहन इंजनों की तुलना में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन सीधे बिजली में अधिक कुशलता से बदल सकती हैं।

सेमीकंडक्टर उद्योग

हाइड्रोजन का उपयोग असंगत सिलिकॉन और असंगत कार्बन के टूटे हुए बॉन्ड को संतृप्त करने के लिए किया जाता है, जो सामग्री के गुणों को स्थिर करने में मदद करता है। यह जेएनओ, एसएनओ 2, सीडीओ, एमजीओ, ज़्रो 2, एचएफओ 2, एलए 2 ओ 3, वाई 2 ओ 3, टीओओ 2, एसआरटीओ 3, लालो 3, एसआईओ 2, एएल 2 ओ 3, लॉएलो 3, एसआईओ 2, एएल 2 ओ 3, zrsio4, hfsio4 और srzro3 सहित विभिन्न ऑक्साइड सामग्री में एक संभावित इलेक्ट्रॉन दाता भी है ।

जैविक प्रतिक्रियाएं

एच 2 कुछ प्रकार के एनारोबिक चयापचय का एक उत्पाद है और कई सूक्ष्मजीवों द्वारा उत्पादित किया जाता है, आमतौर पर आयरन या निकल युक्त एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं द्वारा उत्प्रेरित होता है। ये एंजाइम एच 2 और इसके घटकों के बीच रिवर्सिबल रेडॉक्स प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करते हैं - दो प्रोटॉन और दो इलेक्ट्रॉनों। गैसीय हाइड्रोजन का निर्माण तब होता है जब पानी में पाइर्यूवेट के किण्वन के दौरान गठित पुनर्स्थापनात्मक समकक्षों को स्थानांतरित करना होता है। जीवों द्वारा हाइड्रोजन के उत्पादन और खपत का प्राकृतिक चक्र को हाइड्रोजन चक्र कहा जाता है। पानी विभाजन, जिस प्रक्रिया में पानी अपने प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉनों और ऑक्सीजन के घटकों में विघटित होता है, सभी प्रकाश संश्लेषण जीवों में हल्की प्रतिक्रियाओं में होता है। क्लैमोमोनास रेनहार्डटीआई और साइनोबैक्टीरिया शैवाल समेत कुछ ऐसे जीवों ने अंधेरे प्रतिक्रियाओं में दूसरा चरण विकसित किया जिसमें प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों को क्लोरोप्लास्ट में विशेष हाइड्रोजेन के साथ एच 2 गैस के गठन में बहाल किया जाता है। ऑक्सीजन की उपस्थिति में भी गैसीय एच 2 के प्रभावी संश्लेषण के लिए आनुवंशिक रूप से साइनेबैक्टीरियल हाइड्रिज को आनुवांशिक रूप से संशोधित करने के प्रयास किए गए थे। बायोरेक्टर में आनुवंशिक रूप से संशोधित शैवाल का उपयोग करके प्रयास किए गए थे।

इस बात पर विचार करें कि हाइड्रोजन का प्रतिनिधित्व करता है। रासायनिक गुण और इस nonmetalla की प्राप्ति स्कूल में अकार्बनिक रसायन शास्त्र के दौरान पढ़ रहे हैं। यह वह तत्व है जो आवधिक mendeleev प्रणाली का नेतृत्व करता है, और इसलिए एक विस्तृत विवरण के योग्य है।

एक आइटम खोलने के बारे में संक्षिप्त जानकारी

हाइड्रोजन के भौतिक और रासायनिक गुणों पर विचार करने से पहले, यह पता लगाएं कि यह महत्वपूर्ण तत्व कैसे मिला।

रसायनविदों ने सोलहवीं और सत्तरवीवीं शताब्दी में काम किया है, एक दहनशील गैस के बारे में उनके कार्यों में बार-बार उल्लेख किया है जो सक्रिय धातुओं के साथ एसिड के संपर्क में आने पर आवंटित किया जाता है। अठारहवीं शताब्दी के दूसरे छमाही में, कवेंशु ने इस गैस को इकट्ठा करने और विश्लेषण करने में कामयाब रहे, उन्हें "दहनशील गैस" नाम दिया।

उस समय हाइड्रोजन के भौतिक और रासायनिक गुणों का अध्ययन नहीं किया गया था। केवल अठारहवीं शताब्दी के अंत में ए Lavoisier यह स्थापित करने में कामयाब रहे कि पानी का विश्लेषण करके इस गैस को प्राप्त करना संभव है। थोड़ी देर बाद, उन्होंने एक नया हाइड्रोजेन तत्व को फोन करना शुरू किया, जिसका अर्थ है "पानी का जिक्र"। एम एफ Solovyov अपने आधुनिक रूसी नाम का भुगतान करता है।

प्रकृति में खोजना

हाइड्रोजन के रासायनिक गुणों का विश्लेषण केवल प्रकृति में प्रसार के आधार पर किया जा सकता है। यह तत्व हाइड्रोलिक और लिथोस्फीयर में मौजूद है, और खनिजों की संरचना में भी शामिल है: प्राकृतिक और संबंधित गैस, पीट, तेल, कोयला, दहनशील शेल। एक वयस्क व्यक्ति की कल्पना करना मुश्किल है जो यह नहीं जानता कि हाइड्रोजन पानी का एक अभिन्न हिस्सा है।

इसके अलावा, यह nonmetall न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, वसा के रूप में पशु जीवों में है। हमारे ग्रह पर, यह तत्व मुक्त रूप में पाया जाता है, शायद ही, केवल प्राकृतिक और ज्वालामुखीय गैस में।

प्लाज्मा के रूप में, हाइड्रोजन सितारों और सूर्य के द्रव्यमान का लगभग आधा हिस्सा है, इसके अलावा, यह अंतर असर गैस का हिस्सा है। उदाहरण के लिए, मुक्त रूप में, साथ ही साथ मीथेन, अमोनिया के रूप में, यह nonmetall धूमकेतु और कुछ ग्रहों की संरचना में मौजूद है।

भौतिक गुण

हाइड्रोजन के रासायनिक गुणों पर विचार करने से पहले, हम ध्यान देते हैं कि सामान्य परिस्थितियों में, यह कई आइसोटोप रूप वाले हवा की तुलना में एक गैसीय पदार्थ हल्का होता है। यह पानी में लगभग अघुलनशील है, एक उच्च थर्मल चालकता है। एक बड़े पैमाने पर नंबर 1 के विवरण को इसके आकार का सबसे आसान माना जाता है। ट्रिटियम, जिसमें रेडियोधर्मी गुण होते हैं, यूवी किरणों के न्यूरॉन्स को प्रभावित करते समय वायुमंडलीय नाइट्रोजन से प्रकृति में गठित होते हैं।

अणु की संरचना की विशेषताएं

हाइड्रोजन के रासायनिक गुणों पर विचार करने के लिए, इसकी प्रतिक्रिया की विशेषता इसकी संरचना की विशेषताओं पर भी रुक जाएगी। इस डायटोमिक अणु में, एक सहसंयोजक गैर-ध्रुवीय रासायनिक बंधन। एसिड समाधान पर सक्रिय धातुओं की बातचीत में परमाणु हाइड्रोजन का गठन संभव है। लेकिन इस रूप में, यह गैर-धातु केवल थोड़ी देर की अंतराल मौजूद है, लगभग तुरंत इसे आणविक रूप में पुन: संयोजित किया जाता है।

रासायनिक गुण

हाइड्रोजन के रासायनिक गुणों पर विचार करें। अधिकांश यौगिकों में जो इस रासायनिक तत्व को बनाते हैं, यह ऑक्सीकरण +1 की डिग्री दिखाता है, जो इसे सक्रिय (क्षारीय) धातुओं के समान बनाता है। हाइड्रोजन के मुख्य रासायनिक गुण, इसे धातु के रूप में चिह्नित करते हैं:

• पानी के गठन के साथ ऑक्सीजन के साथ बातचीत;
• हलोजन उत्पादन के गठन के साथ हलोजन के साथ प्रतिक्रिया;
• ग्रे से कनेक्ट करते समय हाइड्रोजन सल्फाइड प्राप्त करना।

नीचे हाइड्रोजन के रासायनिक गुणों की विशेषता प्रतिक्रियाओं का समीकरण है। हम इस तथ्य पर ध्यान आकर्षित करते हैं कि nonmetal (ऑक्सीकरण की डिग्री के साथ -1 के साथ), यह केवल सक्रिय धातुओं के साथ प्रतिक्रियाओं में कार्य करता है, जो उनके साथ संबंधित हाइड्राइड बनाते हैं।

सामान्य तापमान पर हाइड्रोजन निष्क्रिय रूप से अन्य पदार्थों के साथ बातचीत करने में शामिल होता है, इसलिए अधिकांश प्रतिक्रियाओं को पहले से गरम करने के बाद ही किया जाता है।

आइए तत्व के कुछ रासायनिक इंटरैक्शन पर अधिक विस्तार से रहें, जो मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली का नेतृत्व करता है।

पानी के गठन की प्रतिक्रिया 285.937 केजे ऊर्जा की रिलीज के साथ है। ऊंचे तापमान (550 डिग्री सेल्सियस से अधिक) पर, इस प्रक्रिया के साथ एक मजबूत विस्फोट के साथ है।

हाइड्रोजन गैसीय के उन रासायनिक गुणों में से, जो उद्योग में महत्वपूर्ण उपयोग पाए गए हैं, धातुओं के ऑक्साइड के साथ इसकी बातचीत के लिए ब्याज की है। यह आधुनिक उद्योग में उत्प्रेरक हाइड्रोजनीकरण द्वारा धातु ऑक्साइड की प्रसंस्करण को पूरा करता है, उदाहरण के लिए, एक शुद्ध धातु आयरन स्केल (मिश्रित लौह ऑक्साइड) से अलग है। यह विधि स्क्रैप धातु की प्रभावी प्रसंस्करण करने की अनुमति देती है।

अमोनिया का संश्लेषण, जिसमें एयर नाइट्रोजन के साथ हाइड्रोजन की बातचीत शामिल है, आधुनिक रासायनिक उद्योग में भी मांग में है। इस रासायनिक बातचीत के पाठ्यक्रम की शर्तों में से, हम दबाव और तापमान पर ध्यान देते हैं।

निष्कर्ष

यह हाइड्रोजन है जो सामान्य परिस्थितियों में एक कम प्रभावी रसायन है। बढ़ते तापमान के साथ, इसकी गतिविधि महत्वपूर्ण रूप से बढ़ जाती है। यह पदार्थ कार्बनिक संश्लेषण में मांग में है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजनीकरण द्वारा, आप केटोन को माध्यमिक अल्कोहल में बहाल कर सकते हैं, और Aldehydes प्राथमिक शराब में बदल सकते हैं। इसके अलावा, हाइड्रोजनीकरण द्वारा, ईथिलीन और एसिटिलीन वर्ग के असंतृप्त हाइड्रोकार्बन को मीथेन की एक श्रृंखला के यौगिकों को सीमित करने के लिए परिवर्तित किया जा सकता है। आधुनिक रासायनिक उत्पादन में हाइड्रोजन को मांग में एक साधारण पदार्थ माना जाता है।

हाइड्रोजन (लैट हाइड्रोजनियम), एच, रासायनिक तत्व, आवधिक mendeleev की आवधिक प्रणाली में एक-एक करके; परमाणु वजन 1.0079। सामान्य परिस्थितियों में, हाइड्रोजन - गैस; कोई रंग, गंध और स्वाद नहीं है।

प्रकृति में हाइड्रोजन का वितरण। हाइड्रोजन प्रकृति में व्यापक है, पृथ्वी की परत (लिथोस्फीयर और हाइड्रोस्फीयर) में इसकी सामग्री 1% के वजन से है, और 16% परमाणुओं की संख्या से है। हाइड्रोजन जमीन पर सबसे आम पदार्थ का हिस्सा है - पानी (द्रव्यमान द्वारा 11.1 9% हाइड्रोजन), यौगिकों की संरचना में, कोयले, तेल, प्राकृतिक गैसों, मिट्टी, साथ ही जानवरों और पौधों के जीवों को संरेखित करता है (यानी, प्रोटीन में) , न्यूक्लिक एसिड, वसा, कार्बोहाइड्रेट और अन्य)। एक मुक्त राज्य में, हाइड्रोजन बेहद दुर्लभ है, छोटी मात्रा में यह ज्वालामुखीय और अन्य प्राकृतिक गैसों में निहित है। मुक्त हाइड्रोजन की अस्थिर मात्रा (परमाणुओं की संख्या में 0.0001%) वातावरण में मौजूद हैं। निकट-पृथ्वी की जगह में, प्रोटॉन के प्रवाह के रूप में हाइड्रोजन पृथ्वी के एक आंतरिक ("प्रोटॉन") विकिरण बेल्ट बनाता है। अंतरिक्ष हाइड्रोजन सबसे आम तत्व है। प्लाज्मा के रूप में, यह सूर्य और अधिकांश सितारों के द्रव्यमान का लगभग आधा हिस्सा है, इंटरस्टेलर माध्यम और गैस नेबुला की गैसों का बड़ा हिस्सा है। हाइड्रोजन ग्रहों की एक श्रृंखला के माहौल में मौजूद है और मुफ्त एच 2, मीथेन सीएच 4, अमोनिया एनएच 3, पानी एच 2 ओ, कट्टरपंथी प्रकार सीएच, एनएच, ओएच, एसआईएच, पीएच, आदि के रूप में धूमकेतु में मौजूद है प्रोटॉन हाइड्रोजन के प्रवाह का रूप सूर्य और लौकिक किरणों के कॉर्पस्क्यूलर विकिरण की संरचना में प्रवेश करता है।

आइसोटोप, परमाणु और हाइड्रोजन अणु। साधारण हाइड्रोजन में 2 स्थिर आइसोटोप का मिश्रण होता है: हल्का हाइड्रोजन, या दूरी (1 एच), और भारी हाइड्रोजन, या ड्यूटेरियम (2 एच, या डी)। 1 परमाणु 2 एच द्वारा हाइड्रोजन के प्राकृतिक यौगिकों में, औसतन 6,800 परमाणुओं 1 एन। रेडियोधर्मी आइसोटोप को बड़े पैमाने पर संख्या 3 के साथ सुपरहैवी हाइड्रोजन, या ट्रिटियम (3 एच, या टी) कहा जाता है, नरम β-विकिरण के साथ और आधा जीवन टी ½ \u003d 12,262। प्रकृति में, ट्रिटियम का गठन किया जाता है, उदाहरण के लिए, वैश्विक किरणों के न्यूट्रॉन की कार्रवाई के तहत वायुमंडलीय नाइट्रोजन से; वायुमंडल में, यह नगण्य है (हाइड्रोजन परमाणुओं की कुल संख्या का 4 · 10 -15%)। एक बेहद अस्थिर आइसोटोप 4 एन। क्रमशः 1 एच, 2 एच, 3 एच और 4 एच की सामूहिक संख्या, 1, 2, 3 और 4, इंगित करें कि विविधता परमाणु की विविधता में केवल एक प्रोटॉन, ड्यूटेरियम - एक होता है प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन, ट्रिटियम - एक प्रोटॉन और 2 न्यूट्रॉन, 4 एन - एक प्रोटॉन और 3 न्यूट्रॉन। हाइड्रोजन आइसोटोप में एक बड़ा अंतर अन्य तत्वों के आइसोटोप के मामले में अपने भौतिक और रासायनिक गुणों में अधिक प्रमुख अंतर का कारण बनता है।

हाइड्रोजन परमाणु अन्य सभी तत्वों के परमाणुओं के बीच सबसे सरल संरचना है: इसमें एक कर्नेल और एक इलेक्ट्रॉन होता है। एक कर्नेल (आयनीकरण क्षमता) के साथ इलेक्ट्रॉन बाध्यकारी ऊर्जा 13.5 9 5 ईवी है। हाइड्रोजन का तटस्थ परमाणु दूसरे इलेक्ट्रॉन को संलग्न कर सकता है, एच के नकारात्मक आयन का निर्माण कर सकता है - एक तटस्थ परमाणु (एक विद्युत संबंध) के साथ दूसरे इलेक्ट्रॉन के कनेक्शन की ऊर्जा 0.78 ईवी है। क्वांटम यांत्रिकी आपको हाइड्रोजन परमाणु के सभी संभावित ऊर्जा स्तरों की गणना करने की अनुमति देता है, और इसलिए, अपने परमाणु स्पेक्ट्रम की पूर्ण व्याख्या देते हैं। हाइड्रोजन एटम का उपयोग अन्य, अधिक जटिल परमाणुओं के ऊर्जा स्तर की क्वांटम यांत्रिक गणना में एक मॉडल के रूप में किया जाता है।

हाइड्रोजन अणु एच 2 में सहसंयोजक रासायनिक बंधन से जुड़े दो परमाणु होते हैं। विघटन ऊर्जा (यानी एटम्स पर क्षय) 4.776 ईवी है। नाभिक की संतुलन स्थिति पर इंटरटायमिक दूरी 0.7414å है। उच्च तापमान पर, आणविक हाइड्रोजन परमाणुओं को अलग हो जाता है (2000 डिग्री सेल्सियस 0.0013 पर पृथक्करण की डिग्री, 5000 डिग्री सेल्सियस 0.95 पर)। परमाणु हाइड्रोजन भी विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाओं में गठित किया जाता है (उदाहरण के लिए, हाइड्रोक्लोरिक एसिड पर जेएन का प्रभाव)। हालांकि, परमाणु राज्य में हाइड्रोजन का अस्तित्व केवल थोड़े समय तक रहता है, परमाणुओं को एच 2 अणुओं में पुन: संयोजित किया जाता है।

हाइड्रोजन के भौतिक गुण। हाइड्रोजन सभी ज्ञात पदार्थों (हवा की तुलना में 14.4 गुना हल्का) का सबसे हल्का है, 0.0899 जी / एल की घनत्व 0 डिग्री सेल्सियस और 1 एटीएम पर है। हाइड्रोजन फोड़े (तरलीकृत) और क्रमशः -252.8 डिग्री सेल्सियस और -259.1 डिग्री सेल्सियस (केवल हीलियम कम पिघलने और उबलते अंक) में पिघल (कठोर)। हाइड्रोजन का महत्वपूर्ण तापमान बहुत कम (-240 डिग्री सेल्सियस) है, इसलिए इसकी द्रवीकरण बड़ी कठिनाइयों से जुड़ी हुई है; 12.8 केजीएफ / सेमी 2 (12.8 एटीएम) का महत्वपूर्ण दबाव, महत्वपूर्ण घनत्व 0.0312 जी / सेमी 3। सभी गैसों में से, हाइड्रोजन में सबसे बड़ी थर्मल चालकता है, 0 डिग्री सेल्सियस और 1 एटीएम 0.174 डब्ल्यू / (एम · के) के बराबर है, यानी, 4.16 · 10 -4 काल / (सी · सीएम · डिग्री सेल्सियस)। 0 डिग्री सेल्सियस और 1 एटीएम पर हाइड्रोजन की विशिष्ट गर्मी क्षमता पी 14,208 केजे / (केजी · के), यानी, 3,394 कैल / (आर · डिग्री सेल्सियस) है। हाइड्रोजन पानी में घुलनशील नहीं है (0.0182 एमएल / जी 20 डिग्री सेल्सियस और 1 एटीएम पर), लेकिन अच्छी तरह से - कई धातुओं (एनआई, पीटी, पीए और अन्य) में, विशेष रूप से पैलेडियम में (प्रति 1 वॉल्यूम पीडी 850 वॉल्यूम)। धातुओं में हाइड्रोजन की घुलनशीलता उनके माध्यम से फैलाने की क्षमता से जुड़ी है; कार्बनसियस मिश्र धातु के माध्यम से प्रसार (उदाहरण के लिए, स्टील) कभी-कभी कार्बन (तथाकथित decarbonization) के साथ हाइड्रोजन की बातचीत के कारण मिश्र धातु के विनाश के साथ होता है। तरल हाइड्रोजन बहुत आसान है (-253 डिग्री सेल्सियस 0.0708 जी / सेमी 3) और शिक्षण (चिपचिपापन -253 डिग्री सेल्सियस 13.8 स्टेनस)।

हाइड्रोजन के रासायनिक गुण। अधिकांश यौगिकों में, हाइड्रोजन वैलेंस प्रदर्शित करता है (अधिक सटीक, ऑक्सीकरण की डिग्री) +1 है, जैसे सोडियम और अन्य क्षारीय धातुओं; इसे आमतौर पर इन धातुओं के एनालॉग के रूप में माना जाता है, जो मेंडेलीव प्रणाली के आई समूह का नेतृत्व करता है। हालांकि, धातुओं के हाइड्राइड में, हाइड्रोजन आयन को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है (ऑक्सीकरण की डिग्री -1), यानी, हाइड्रिड एनए + एच एक एनए + सीएल क्लोराइड की तरह बनाया गया है -। यह और कुछ अन्य तथ्यों (हाइड्रोजन और हलोजन के भौतिक गुणों की निकटता, कार्बनिक यौगिकों में हाइड्रोजन को बदलने के लिए हलोजन की क्षमता) हाइड्रोजन के साथ-साथ VII आवधिक प्रणाली समूह को शामिल करने का कारण प्रदान करती है। सामान्य परिस्थितियों में, आणविक हाइड्रोजन अपेक्षाकृत सक्रिय है, सीधे केवल सबसे सक्रिय गैर-धातुओं (फ्लोराइन, और प्रकाश में और क्लोरीन के साथ) के साथ कनेक्ट होता है। हालांकि, गर्म होने पर, यह कई तत्वों के साथ प्रतिक्रिया में प्रवेश करता है। परमाणु हाइड्रोजन ने आणविक की तुलना में रासायनिक गतिविधि को बढ़ाया है। ऑक्सीजन के साथ, हाइड्रोजन पानी बनता है:

एच 2 + 1/2 ओ 2 \u003d एच 2 ओ

285.9 37 केजे / मोल की रिलीज के साथ, यह है कि, 68,3174 किलो कैल / मोल गर्मी (25 डिग्री सेल्सियस और 1 एटीएम पर)। सामान्य तापमान पर, प्रतिक्रिया 550 डिग्री सेल्सियस से ऊपर की ओर बढ़ती है - एक विस्फोट के साथ। हाइड्रोजन-ऑक्सीजन मिश्रण की विस्फोट सीमाएं (मात्रा के अनुसार) 4 से 94% एच 2, और हाइड्रोजन-एयर मिश्रण - 4 से 74% एच 2 (2 वॉल्यूम्स एच 2 और 1 वॉल्यूम 2 \u200b\u200bकी मिश्रण है एक चूहा गैस कहा जाता है)। हाइड्रोजन का उपयोग कई धातुओं को बहाल करने के लिए किया जाता है, क्योंकि ऑक्सीजन अपने ऑक्साइड से दूर ले जाती है:

Cuo + H 2 \u003d cu + h 2 o,

Fe 3 O 4 + 4H 2 \u003d 3FE + 4N 2 O, आदि

हलोजन के साथ, हाइड्रोजन फॉर्म हलोजन नस्लों, उदाहरण के लिए:

एच 2 + सीएल 2 \u003d 2 एनएसएल।

फ्लोरिन के साथ, हाइड्रोजन विस्फोट (यहां तक \u200b\u200bकि अंधेरे में और 252 डिग्री सेल्सियस), क्लोरीन और ब्रोमाइन केवल प्रकाश या हीटिंग के दौरान प्रतिक्रिया करता है, और केवल आयोडीन के साथ ही गर्म होता है। नाइट्रोजन के साथ, हाइड्रोजन अमोनिया के गठन के साथ बातचीत करता है:

Zn 2 + n 2 \u003d 2nn 3

केवल उत्प्रेरक और ऊंचे तापमान और दबाव पर। गर्म होने पर, हाइड्रोजन ग्रे के साथ जोर से प्रतिक्रिया करता है:

एच 2 + एस \u003d एच 2 एस (हाइड्रोजन सल्फाइड),

सेलेनियम और टेलर के साथ यह और अधिक कठिन है। शुद्ध कार्बन हाइड्रोजन के साथ केवल उच्च तापमान पर उत्प्रेरक के बिना प्रतिक्रिया कर सकते हैं:

2 एन 2 + सी (असंगत) \u003d सीएच 4 (मीथेन)।

हाइड्रोजन सीधे कुछ धातुओं (क्षारीय, क्षारीय पृथ्वी और अन्य) के साथ प्रतिक्रिया करता है, हाइड्राइड बनाते हैं:

एच 2 + 2li \u003d 2lih।

एक महत्वपूर्ण व्यावहारिक महत्व कार्बन (ii) ऑक्साइड के साथ हाइड्रोजन प्रतिक्रियाएं हैं, जिसमें तापमान, दबाव और उत्प्रेरक के आधार पर विभिन्न कार्बनिक यौगिकों का गठन होता है, उदाहरण के लिए, एनएनओ, सी 3 और अन्य। असंतृप्त हाइड्रोकार्बन हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, उदाहरण के लिए, संतृप्त में चलते हैं:

एन 2 एन + एच 2 \u003d सी एन 2 एन + 2 के साथ।

रसायन विज्ञान में हाइड्रोजन और इसके यौगिकों की भूमिका असाधारण रूप से बड़ी है। हाइड्रोजन तथाकथित प्रोटॉन एसिड के अम्लीय गुणों का कारण बनता है। हाइड्रोजन तथाकथित हाइड्रोजन बॉन्ड के कुछ तत्वों के साथ बनने के इच्छुक है, जिसका कई कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिकों के गुणों पर निर्णायक प्रभाव पड़ता है।

हाइड्रोजन प्राप्त करना। औद्योगिक हाइड्रोजन उत्पादन के लिए कच्चे माल के मुख्य प्रकार - प्राकृतिक दहनशील गैस, कोक गैस और तेल शोधन गैसों। इलेक्ट्रोलिसिस पानी (सस्ते बिजली वाले स्थानों में) से हाइड्रोजन भी प्राप्त किया जाता है। प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए सबसे महत्वपूर्ण विधियां हाइड्रोकार्बन की उत्प्रेरक बातचीत हैं, मुख्य रूप से मीथेन, जल वाष्प (रूपांतरण):

सीएच 4 + एच 2 ओ \u003d सीओ + जेएन 2,

और ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोकार्बन का अपूर्ण ऑक्सीकरण:

सीएच 4 + 1/2 ओ 2 \u003d सीओ + 2 एन 2

परिणामी कार्बन ऑक्साइड (ii) भी रूपांतरण के संपर्क में आया:

सीओ + एच 2 ओ \u003d सीओ 2 + एच 2।

प्राकृतिक गैस से निकाले गए हाइड्रोजन सबसे सस्ता है।

कोक ओवन गैस और गैस तेल हाइड्रोजन से, गैस मिश्रण के शेष घटकों को हटाकर हाइड्रोजन पृथक किया जाता है, गहरी शीतलन के साथ हाइड्रोजन की तुलना में अधिक आसानी से तरलीकृत होता है। पानी का इलेक्ट्रोलिसिस निरंतर वर्तमान की ओर जाता है, जो इसे या एनएओएच के समाधान के माध्यम से पारित करता है (एसिड का उपयोग इस्पात उपकरणों के जंग से बचने के लिए नहीं किया जाता है)। प्रयोगशालाओं में, पानी के इलेक्ट्रोलिसिस, साथ ही जस्ता और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के बीच प्रतिक्रिया द्वारा हाइड्रोजन प्राप्त किया जाता है। हालांकि, अधिक बार सिलेंडरों में तैयार किए गए कारखाने हाइड्रोजन का उपयोग करते हैं।

हाइड्रोजन का उपयोग। एक औद्योगिक पैमाने पर, 18 वीं शताब्दी के अंत में गुब्बारे भरने के लिए हाइड्रोजन प्राप्त करना शुरू कर दिया। वर्तमान में, मुख्य रूप से अमोनिया के उत्पादन के लिए, रासायनिक उद्योग में हाइड्रोजन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हाइड्रोजन का बड़ा उपभोक्ता भी मिथाइल और अन्य अल्कोहल, सिंथेटिक गैसोलीन और हाइड्रोजन और कार्बन ऑक्साइड (ii) के संश्लेषण द्वारा प्राप्त अन्य उत्पादों का उत्पादन भी है। हाइड्रोजन का उपयोग ठोस और भारी तरल ईंधन, वसा और अन्य के हाइड्रोजनीकरण के लिए किया जाता है, एचसीएल संश्लेषण के लिए, पेट्रोलियम उत्पादों की हाइड्रोट्रेटिंग के लिए, वेल्डिंग और धातुओं को काटने और एक ऑक्सीजन-हाइड्रोजन लौ (2800 डिग्री सेल्सियस तक तापमान) और परमाणु हाइड्रोजन के साथ धातुओं के काटने के लिए उपयोग किया जाता है वेल्डिंग (4000 डिग्री सेल्सियस तक)। परमाणु ऊर्जा में बहुत महत्वपूर्ण उपयोग हाइड्रोजन आइसोटोप - ड्यूटेरियम और ट्रिटियम पाया गया।

फिनोल

संरचना
कार्बनिक यौगिक अणुओं में हाइड्रोक्साइल समूह सीधे एक सुगंधित नाभिक से जुड़ा जा सकता है, और इसे एक या अधिक कार्बन परमाणुओं से अलग किया जा सकता है। यह उम्मीद की जा सकती है कि पदार्थों की इस संपत्ति के आधार पर परमाणुओं के समूहों के पारस्परिक प्रभाव के कारण पदार्थों की इस संपत्ति के आधार पर काफी भिन्न होगा (सिद्धांतिबूटरोव के प्रावधानों में से एक को याद रखें)। दरअसल, 6 एच 5 के साथ एक सुगंधित कट्टरपंथी फेनिल युक्त कार्बनिक यौगिक - सीधे हाइड्रोक्साइल समूह से जुड़े, शराब के गुणों के अलावा विशेष गुण दिखाएं। ऐसे यौगिकों को फिनोल कहा जाता है।

फिनोल्स - कार्बनिक पदार्थ जिनके अणुओं में एक या अधिक हाइड्रॉक्सी समूहों से जुड़े एक फेनील कट्टरपंथी होते हैं।
साथ ही शराब, फिनोल को हाइड्रोक्साइल समूहों की संख्या के संदर्भ में परमाणु, यानी द्वारा वर्गीकृत किया जाता है। मॉडरेटरेटेड फिनोल में अणु में एक हाइड्रोक्साइल समूह होता है:

अन्य पॉलीटोमिक हैं फिनोलबेंजीन रिंग में तीन और अधिक हाइड्रोक्साइल समूह युक्त।
हम इस वर्ग के सबसे सरल प्रतिनिधि की संरचना और गुणों से परिचित होंगे - फेनोल सी 6 एन 50 एन। इस पदार्थ का नाम और पूरे वर्ग के नाम का आधार बनाया - फिनोल।

भौतिक गुण
एक ठोस रंगहीन क्रिस्टलीय पदार्थ, tº pl \u003d 43 डिग्री सेल्सियस, tº किरण \u003d डिग्री सेल्सियस, एक तेज विशेषता गंध के साथ। जहरीला। कमरे के तापमान पर फिनोल थोड़ा पानी में थोड़ा भंग कर दिया। फिनोल के जलीय घोल को कार्बोलिक एसिड कहा जाता है। यदि आप त्वचा में जाते हैं, तो यह जलता है, इसलिए फिनोल के साथ ध्यान से संभालना आवश्यक है।
फिनोल अणु की संरचना
फिनोल अणु में, हाइड्रोक्साइल सीधे बेंजीन सुगंधित नाभिक के कार्बन परमाणु से जुड़ा हुआ है।
एक फिनोल अणु बनाने वाले परमाणुओं के समूहों की संरचना को याद करें।
सुगंधित अंगूठी में छह कार्बन परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनिक कक्षाओं के एसपी 2-हाइब्रिडाइजेशन के कारण, सही हेक्सागोन बनाने वाले छह कार्बन परमाणु होते हैं। ये परमाणु þ-बांड से जुड़े हुए हैं। कॉइल प्लेन के प्रत्येक पक्ष के पी-इलेक्ट्रॉनों के स्टबिटेशंस के गठन में विमान के विभिन्न दिशाओं पर प्रत्येक कार्बन परमाणु ओवरलैपिंग के पी-इलेक्ट्रॉनों ने एक छह-इलेक्ट्रॉन के दो भागों का निर्माण कर रहा है पी- पोलैंड सभी बेंजीन अंगूठी (सुगंधित कर्नेल) को कवर करता है। बेंजीन अणु में सी 6 एच 6 एक सुगंधित कोर बिल्कुल सममित रूप से, एक इलेक्ट्रॉनिक है पीYustochko समान रूप से अणु के नीचे और ऊपर कार्बन परमाणुओं की अंगूठी (चित्र 24) के ऊपर की अंगूठी को कवर करता है। हाइड्रोक्साइल रेडिकल के ऑक्सीजन और हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच सहसंयोजक बंधन दृढ़ता से ध्रुवीय है, ओ-एच बॉन्ड के सामान्य इलेक्ट्रॉनिक क्लाउड को ऑक्सीजन परमाणु की ओर स्थानांतरित किया जाता है, जो आंशिक नकारात्मक चार्ज होता है, और हाइड्रोजन परमाणु पर - आंशिक सकारात्मक चार्ज होता है। इसके अलावा, हाइड्रोक्साइल समूह में ऑक्सीजन परमाणु में केवल दो अलग-अलग, इलेक्ट्रॉनिक जोड़े हैं।

फिनोल अणु में, ऑक्सीजन एटम के आवश्यक इलेक्ट्रॉनिक जोड़े के साथ हाइड्रोक्साइल रेडिकल इंटरैक्ट करता है, जिसमें ऑक्सीजन एटम के आवश्यक इलेक्ट्रॉनिक जोड़े बेंजीन रिंग के एक टीसी-क्लाउड के साथ बातचीत करते हैं, जो एक इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम बनाते हैं। कमजोर इलेक्ट्रॉनिक जोड़े और टीजी-लिंक बादलों की इस तरह की बातचीत को संयोग कहा जाता है। ऑक्सीजन एटम की एक अप्रकाशित इलेक्ट्रॉनिक जोड़ी के अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप, ऑक्सीजन परमाणु पर इलेक्ट्रॉन घनत्व बेंजीन की अंगूठी की इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली के साथ घट जाती है। ओ-एच बॉन्ड के अधिक ध्रुवीकरण के कारण यह कमी की क्षतिपूर्ति की जाती है, जो बदले में हाइड्रोजन परमाणु पर सकारात्मक चार्ज में वृद्धि की ओर जाता है। नतीजतन, फिनोल अणु में हाइड्रोक्साइल समूह की हाइड्रोजन में "एसिड" चरित्र है।
यह मानना \u200b\u200bतार्किक है कि बेंजीन की अंगूठी के इलेक्ट्रॉनों का संयुग्मन और हाइड्रोक्साइल समूह न केवल इसकी गुणों को प्रभावित करता है, बल्कि बेंजीन की अंगूठी की प्रतिक्रियाशीलता पर भी प्रभावित होता है।
वास्तव में, जैसा कि आपको याद है, बेंजीन की अंगूठी के एल-क्लाउड के साथ ऑक्सीजन परमाणु के आवश्यक जोड़े का इंटरफ़ेस इसमें इलेक्ट्रॉन घनत्व के पुनर्वितरण की ओर जाता है। यह संयुक्त राष्ट्र समूह (ऑक्सीजन परमाणु के इलेक्ट्रॉनिक जोड़े के प्रभाव) से जुड़े कार्बन परमाणु में घटता है और इसके निकट कार्बन परमाणुओं में बढ़ता है (यानी, पद 2 और 6, या ऑर्थो-पद)। यह स्पष्ट है कि बेंजीन की अंगूठी के इन कार्बन परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन घनत्व में वृद्धि उन पर नकारात्मक चार्ज की स्थानीयकरण (एकाग्रता) की ओर ले जाती है। इस चार्ज के प्रभाव में सुगंधित न्यूक्लियस में इलेक्ट्रॉन घनत्व का एक और पुनर्वितरण है - इसे तीसरे और 5 वें परमाणुओं (.met-position) से 4 वें (ऑर्थो-स्थिति) से विस्थापन। इन प्रक्रियाओं को इस योजना द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

इस प्रकार, एक फिनोल अणु में एक हाइड्रोक्साइल कट्टरपंथी की उपस्थिति एक बेंजीन अंगूठी के एल-क्लाउड में एक बदलाव की ओर जाता है, 2, 4 और 6 कार्बन परमाणुओं (ऑर्थो, दारा-स्थिति) में इलेक्ट्रॉन घनत्व में वृद्धि और इसमें कमी आती है 3 और 5- कार्बन परमाणुओं (मेटा-स्थिति) में इलेक्ट्रॉन घनत्व।
ऑर्थो- और पैरा-पदों में इलेक्ट्रॉन घनत्व का स्थानीयकरण उन्हें अन्य पदार्थों के साथ बातचीत करते समय इलेक्ट्रोफाइल कणों के हमलों के लिए सबसे अधिक संभावना बनाता है।
नतीजतन, फेनोल अणु का गठन करने वाले कट्टरपंथियों का प्रभाव, पारस्परिक रूप से, और यह इसकी विशिष्ट गुण निर्धारित करता है।
फेनोल के रासायनिक गुण
अम्ल गुण
जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, फेनोल के हाइड्रोक्साइल समूह के हाइड्रोजन परमाणु में एक अम्लीय चरित्र है। फिनोल में एसिड गुण पानी और शराब से मजबूत हैं। अल्कोहल और पानी के विपरीत, फेनोल न केवल क्षारीय धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, बल्कि क्षारों के साथ फेनोलेट बनाने के लिए भी प्रतिक्रिया करता है।
हालांकि, फिनोल में एसिड गुण अकार्बनिक और कार्बोक्साइलिक एसिड की तुलना में कम स्पष्ट होते हैं। उदाहरण के लिए, फेनोल की अम्लीय गुण कोलिक एसिड की तुलना में लगभग 3,000 गुना कम है। इसलिए, सोडियम फेनोलेट कार्बन डाइऑक्साइड के जलीय घोल के माध्यम से बहती है, आप एक मुफ्त फिनोल को हाइलाइट कर सकते हैं:

जलीय घोल के लिए सोडियम सोडियम या सल्फ्यूरिक एसिड फेनोलेट के अतिरिक्त भी फिनोल के गठन की ओर जाता है।
फिनोल के लिए उच्च गुणवत्ता वाली प्रतिक्रिया
बैंगनी रंग में एक एकीकृत परिसर यौगिक के गठन के साथ फेनोल लौह क्लोराइड (इसके) के साथ प्रतिक्रिया करता है।
यह प्रतिक्रिया आपको बहुत मामूली मात्रा में भी इसका पता लगाने की अनुमति देती है। बेंजीन रिंग में एक या अधिक हाइड्रोक्साइल समूह वाले अन्य फिनोल, लोहा क्लोराइड (iii) के साथ प्रतिक्रिया में नीले-बैंगनी रंगों के उज्ज्वल धुंध भी देते हैं।
बेंजीन रिंग की प्रतिक्रियाएं
एक हाइड्रोक्साइल सब्स्टेटुएट की उपस्थिति बेंजीन रिंग में इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिक्रियाओं के प्रवाह की सुविधा प्रदान करती है।
1. फिनोल का ब्रोमिनेशन। फेनोल ब्रोमिनेशन के लिए बेंजीन के विपरीत, उत्प्रेरक (आयरन ब्रोमाइड (III)) की आवश्यकता नहीं है।
इसके अलावा, फेनोल के साथ बातचीत चुनिंदा (चुनिंदा): ब्रोमाइन परमाणुओं को ऑर्थो और पैरा-स्थिति में भेजा जाता है, जो हाइड्रोजन परमाणुओं को प्रतिस्थापित करता है। प्रतिस्थापन का चयन उपरोक्त पिनोल अणु की इलेक्ट्रॉन संरचना की विशेषताओं द्वारा समझाया गया है। इस प्रकार, ब्रोमाइन पानी के साथ फिनोल की बातचीत 2,4,6-TribroMophenol की एक सफेद precipitate बनाया गया है।
इस प्रतिक्रिया, साथ ही लोहा क्लोराइड (iii) के साथ प्रतिक्रिया, उच्च गुणवत्ता वाले फिनोल डिटेक्शन के लिए कार्य करती है।

2. बेंजीन नाइट्रेशन की तुलना में अच्छा फेनोल भी आसान होता है। पतला नाइट्रिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया कमरे के तापमान पर आती है। नतीजतन, नाइट्रोफेनॉल के ऑर्थो- और पैरा-आइसोमर्स का मिश्रण बनता है:

3. उत्प्रेरक की उपस्थिति में फेनोल सुगंधित कर्नेल का हाइड्रोजनीकरण आसानी से होता है।
4. Aldehydes के साथ फिनोल का पॉलीकंडेशन, विशेष रूप से, फॉर्मल्डेहाइड के साथ, प्रतिक्रिया उत्पादों के गठन के साथ होता है - फिनोल-फॉर्मल्डेहाइड रेजिन और ठोस पॉलिमर।
फॉर्मल्डेहाइड के साथ फिनोल की बातचीत को इस योजना द्वारा वर्णित किया जा सकता है:

आपने शायद देखा है कि "चलने योग्य" हाइड्रोजन परमाणु डायमर अणु में बने रहते हैं, और इसलिए पर्याप्त संख्या में अभिकर्मकों के साथ प्रतिक्रिया की निरंतरता।
बहुउद्देशीय प्रतिक्रिया, यानी, एक तरफ आणविक भार उत्पाद (पानी) को अलग करने के साथ बहने वाले बहुलक प्राप्त करने की प्रतिक्रिया विशाल मैक्रोमोल्यूल्स के गठन के साथ जारी रखने के लिए जारी रख सकती है (अभिकर्मकों में से एक की पूरी खपत)। प्रक्रिया को कुल समीकरण के साथ वर्णित किया जा सकता है:

रैखिक अणुओं का गठन सामान्य तापमान पर होता है। इस प्रतिक्रिया का संचालन करते समय इस तथ्य की ओर जाता है कि परिणामी उत्पाद में एक ब्रांडेड संरचना है, यह पानी में ठोस और अघुलनशील है। Aldehyde की अधिकता के साथ रैखिक संरचना के फिनोल-फॉर्मल्डेहाइड राल के हीटिंग के परिणामस्वरूप, अद्वितीय गुणों के साथ ठोस प्लास्टिक द्रव्यमान प्राप्त किए जाते हैं। फिनोल-फॉर्मल्डेहाइड रेजिन के आधार पर पॉलिमर का उपयोग वार्निश और पेंट्स, हीटिंग, शीतलन, पानी, क्षार और एसिड के प्रतिरोधी प्लास्टिक उत्पादों के निर्माण के लिए किया जाता है, उनके पास उच्च ढांकता हुआ गुण होता है। फिनोल फॉर्मल्डेहाइड रेजिन के आधार पर पॉलिमर विद्युत उपकरणों, बिजली इकाइयों के मामले और मशीनों के हिस्सों, रेडियो प्राप्तकर्ताओं के लिए मुद्रित सर्किट बोर्डों के बहुलक आधार के सबसे ज़िम्मेदार और महत्वपूर्ण विवरण बनाते हैं।

फिनोल-फॉर्मल्डेहाइड रेजिन के आधार पर चिपकने वाले तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में यौगिक की उच्चतम ताकत को बनाए रखते हुए, सबसे अलग प्रकृति के विवरण को सुरक्षित रूप से जोड़ने में सक्षम हैं। इस तरह की गोंद का उपयोग एक ग्लास फ्लास्क में प्रकाश लैंप के धातु आधार को तेज करने के लिए किया जाता है। अब यह स्पष्ट हो गया है कि इसके आधार पर फिनोल और उत्पाद व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं (योजना 8)।

सरल पदार्थ प्राप्त करने के औद्योगिक तरीके इस बात पर निर्भर करते हैं कि इसी तरह के तत्व प्रकृति में क्या है, यानी, यह इसकी तैयारी के लिए कच्ची सामग्री हो सकती है। इस प्रकार, मुक्त राज्य में मौजूद ऑक्सीजन एक भौतिक विधि द्वारा प्राप्त किया जाता है - तरल हवा से अलगाव। हाइड्रोजन लगभग पूरी तरह से यौगिकों के रूप में है, इसलिए, इसे प्राप्त करने के लिए रासायनिक विधियों का उपयोग किया जाता है। विशेष रूप से, अपघटन प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जा सकता है। हाइड्रोजन प्राप्त करने के तरीकों में से एक इलेक्ट्रिक सदमे से पानी के अपघटन की प्रतिक्रिया है।

हाइड्रोजन प्राप्त करने की मुख्य औद्योगिक विधि मीथेन के पानी के साथ एक प्रतिक्रिया है, जो प्राकृतिक गैस का हिस्सा है। यह उच्च तापमान पर किया जाता है (यह सुनिश्चित करना आसान है कि जब मीथेन उबलते पानी के माध्यम से भी गुजरता है, तो कोई प्रतिक्रिया नहीं होती है):

सीएच 4 + 2 एन 2 0 \u003d सीओ 2 + 4 एन 2 - 165 केजे

प्रयोगशाला में, अनिवार्य रूप से प्राकृतिक पदार्थों को प्राप्त करने के लिए प्राकृतिक कच्चे माल का उपयोग नहीं किया जाता है, लेकिन स्रोत पदार्थों का चयन करते हैं, जिनमें से आवश्यक पदार्थ का चयन करना आसान है। उदाहरण के लिए, प्रयोगशाला में ऑक्सीजन हवा से प्राप्त नहीं किया जाता है। वही हाइड्रोजन की तैयारी पर लागू होता है। हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए प्रयोगशाला विधियों में से एक, जिसे कभी-कभी उद्योग में उपयोग किया जाता है - बिजली के स्ट्रोक के साथ पानी का विस्तार।

आमतौर पर, हाइड्रोजन प्रयोगशालाओं को हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ जिंक की बातचीत से प्राप्त किया जाता है।

उद्योग में

1.जलीय नमक का इलेक्ट्रोलिसिस:

2nacl + 2h 2 o → एच 2 + 2NAOH + CL 2

2.गर्म कोक पर जल वाष्प का प्रसारण लगभग 1000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर:

एच 2 ओ + सी ⇄ एच 2 + सीओ

3.प्राकृतिक गैस से।

पानी भाप द्वारा रूपांतरण: सीएच 4 + एच 2 ओ ⇄ सीओ + 3 एच 2 (1000 डिग्री सेल्सियस) ऑक्सीजन के साथ उत्प्रेरक ऑक्सीकरण: 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H 2

4. तेल परिष्करण की प्रक्रिया में हाइड्रोकार्बन की मात्रा और सुधार।

प्रयोगशाला में

1.धातुओं को पतला एसिड का प्रभाव। इस तरह की प्रतिक्रिया करने के लिए, जस्ता और हाइड्रोक्लोरिक एसिड अक्सर उपयोग किया जाता है:

जेएन + 2 एचसीएल → जेएनसीएल 2 + एच 2

2.पानी के साथ कैल्शियम बातचीत:

सीए + 2 एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 + एच 2

3.हाइड्रोलिसिस हाइड्राइड:

Nah + h 2 o → NaOH + H 2

4.जस्ता या एल्यूमीनियम के लिए कार्रवाई क्षार:

2AL + 2NAOH + 6H 2 O → 2NA + 3H 2 ZN + 2KOH + 2H 2 O → के 2 + H 2

5.इलेक्ट्रोलिसिस की मदद से। कैथोड पर क्षार या एसिड के जलीय समाधानों के इलेक्ट्रोलिसिस के साथ, हाइड्रोजन जारी किया जाता है, उदाहरण के लिए:

2 एच 3 ओ + + 2 ई - → एच 2 + 2 एच 2 ओ

• हाइड्रोजन उत्पादन के लिए बायोरेक्टर

भौतिक गुण

गैसीय हाइड्रोजन दो रूपों (संशोधनों) में मौजूद हो सकता है - ऑर्थो और पैरा-हाइड्रोजन के रूप में।

ऑर्थोडोरोड अणु (तो pl। -259.10 डिग्री सेल्सियस, टी। -252.56 डिग्री सेल्सियस) परमाणु स्पिन समान रूप से (समांतर), और पैरावोडोरोड (एम। पीएल। -259,32 डिग्री सेल्सियस, टी, टी। -252,89 डिग्री सेल्सियस) - एक दूसरे के विपरीत (विरोधी समांतर)।

तरल नाइट्रोजन तापमान पर एक सक्रिय कोण पर अल्टो हाइड्रोजन अल्ट्रोपी रूपों को विभाजित करना संभव है। बहुत कम तापमान पर, ऑर्थोपॉमी और निविड़ अंधकार के बीच संतुलन लगभग बाद की ओर लक्षित है। लगभग 1: 1 के रूप में 80 अनुपात में। हीटिंग के तहत desorbed paralodine मिश्रण के कमरे के तापमान (ऑर्थो-स्टीम: 75:25) पर संतुलन के गठन के लिए एक रूढ़िवादी रूप में बदल जाता है। उत्प्रेरक के बिना, परिवर्तन धीरे-धीरे होता है, जो व्यक्तिगत आवंटन रूपों के गुणों का अध्ययन करना संभव बनाता है। हाइड्रोजन अणु Dvkhatomna - H₂। सामान्य परिस्थितियों में, यह रंग, गंध और स्वाद के बिना गैस है। हाइड्रोजन सबसे आसान गैस है, इसकी घनत्व हवा घनत्व से कई गुना कम है। जाहिर है, अणुओं का कम वजन, एक ही तापमान पर उनकी गति जितनी अधिक होगी। सबसे आसान, हाइड्रोजन अणु किसी भी अन्य गैस के अणुओं की तुलना में तेजी से आगे बढ़ रहे हैं और इस प्रकार तेज़ एक शरीर से दूसरे शरीर तक गर्मी संचारित कर सकते हैं। यह इस प्रकार है कि हाइड्रोजन में गैसीय पदार्थों के बीच उच्चतम थर्मल चालकता है। इसकी थर्मल चालकता हवा की थर्मल चालकता की तुलना में लगभग सात गुना अधिक है।

रासायनिक गुण

हाइड्रोजन अणुओं h₂ काफी टिकाऊ हैं, और प्रतिक्रिया में प्रवेश करने के लिए हाइड्रोजन के क्रम में, एक बड़ी ऊर्जा खर्च की जानी चाहिए: एच 2 \u003d 2 एन - 432 केजे, सामान्य तापमान पर, हाइड्रोजन बहुत सक्रिय धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, उदाहरण के लिए कैल्शियम के साथ, कैल्शियम हाइड्रिड बनाना: सीए + एच 2 \u003d सैन 2 और एक गैर-मेटालोल के साथ - फ्लोराइन, फ्लोराइन हाइड्रोजन बनाने: एफ 2 + एच 2 \u003d 2hf अधिकांश धातुओं और गैर-धातुओं के साथ हाइड्रोजन ऊंचा तापमान पर या एक अलग प्रभाव के साथ प्रतिक्रिया करता है, उदाहरण के लिए जब प्रकाश। यह कुछ ऑक्साइड से ऑक्सीजन "दूर" कर सकता है, उदाहरण के लिए: cuo + h 2 \u003d cu + h 2 0 दर्ज किया गया समीकरण पुनर्प्राप्ति प्रतिक्रिया को दर्शाता है। वसूली प्रतिक्रियाओं को प्रक्रियाओं कहा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप परिसर से ऑक्सीजन लिया जाता है; ऑक्सीजन लगातार पदार्थों को कम करने वाले एजेंट कहा जाता है (उसी समय वे स्वयं ऑक्सीकरण होते हैं)। इसके बाद, "ऑक्सीकरण" और "रिकवरी" की अवधारणाओं की एक और परिभाषा दी जाएगी। और यह परिभाषा, ऐतिहासिक रूप से पहले, अर्थात् का अर्थ और अब, विशेष रूप से कार्बनिक रसायन शास्त्र में। रिकवरी प्रतिक्रिया ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया के विपरीत है। इन दोनों प्रतिक्रियाएं हमेशा एक प्रक्रिया के रूप में एक ही समय में आगे बढ़ती हैं: जब किसी भी पदार्थ की ऑक्सीकरण (पुनर्प्राप्ति), इसे दूसरे के एक साथ वसूली (ऑक्सीकरण) परिभाषित किया जाता है।

एन 2 + 3 एच 2 → 2 एनएच 3

हलोजन रूपों के साथ हलोजन प्रजनन:

एफ 2 + एच 2 → 2 एचएफ, प्रतिक्रिया अंधेरे में और किसी भी तापमान पर एक विस्फोट के साथ आगे बढ़ती है, सीएल 2 + एच 2 → 2 एचसीएल, प्रतिक्रिया केवल प्रकाश में एक विस्फोट के साथ आगे बढ़ती है।

SOOT के साथ मजबूत हीटिंग के साथ बातचीत:

सी + 2 एच 2 → सीएच 4

क्षारीय और गांठ-पृथ्वी धातुओं के साथ बातचीत

सक्रिय धातुओं के साथ हाइड्रोजन रूप हाइड्राइड:

ना + एच 2 → 2 नह सीए + एच 2 → सीए 2 मिलीग्राम + एच 2 → एमजीएच 2

हाइड्राइड - नमकीन, ठोस, आसानी से हाइड्रोलाइज्ड:

कै 2 + 2 एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 + 2 एच 2

धातु ऑक्साइड के साथ बातचीत (आमतौर पर डी-तत्व)

धातुओं को बहाल किया जाता है:

क्यूओ + एच 2 → सीयू + एच 2 ओ एफई 2 ओ 3 + 3 एच 2 → 2 एफई + 3 एच 2 ओ वी 3 + 3 एच 2 → डब्ल्यू + 3 एच 2 ओ

कार्बनिक यौगिकों का हाइड्रोजनीकरण

एक निकल उत्प्रेरक और एक उन्नत तापमान की उपस्थिति में असंतृप्त हाइड्रोकार्बन पर हाइड्रोजन की कार्रवाई के तहत, एक प्रतिक्रिया होती है हाइड्रोजनीकरण:

Ch 2 \u003d ch 2 + h 2 → ch 3 -ch 3

हाइड्रोजन अल्डेहाइड को अल्देहाइड्स को पुनर्स्थापित करता है:

सीएच 3 चो + एच 2 → सी 2 एच 5 ओह।

हाइड्रोजन की भूगर्भ विज्ञान

हाइड्रोजन ब्रह्मांड की मुख्य भवन सामग्री है। यह सबसे आम तत्व है, और थर्मोन्यूक्लियर और परमाणु प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप सभी तत्वों का गठन किया जाता है।

नि: शुल्क हाइड्रोजन एच 2 अपेक्षाकृत शायद ही कभी पृथ्वी के गैसों में पाया जाता है, लेकिन पानी के रूप में भूगर्भीय प्रक्रियाओं में बेहद महत्वपूर्ण भागीदारी होती है।

हाइड्रोजन खनिजों को अमोनियम आयन, हाइड्रोक्साइल आयन और क्रिस्टलीय पानी के रूप में शामिल किया जा सकता है।

वायुमंडल में, सौर विकिरण द्वारा पानी अपघटन के परिणामस्वरूप हाइड्रोजन लगातार गठित किया जाता है। यह वायुमंडल की ऊपरी परतों में माइग्रेट करता है और अंतरिक्ष में गायब हो जाता है।

आवेदन

• हाइड्रोजन ऊर्जा

परमाणु हाइड्रोजन परमाणु हाइड्रोजन वेल्डिंग के लिए उपयोग किया जाता है।

खाद्य उद्योग में, हाइड्रोजन को खाद्य योजक के रूप में पंजीकृत किया जाता है E949।पैकेजिंग गैस की तरह।

परिसंचरण की विशेषताएं

हवा के साथ मिश्रण में हाइड्रोजन एक विस्फोटक मिश्रण बनाता है - तथाकथित चूहा गैस। इस गैस में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन 2: 1, या हाइड्रोजन और वायु लगभग 2: 5 की मात्रा के साथ सबसे बड़ी विस्फोटकता है, क्योंकि ऑक्सीजन की हवा में लगभग 21% होती है। इसके अलावा हाइड्रोजन आग खतरनाक है। त्वचा पर पॉपिंग करते समय तरल हाइड्रोजन गंभीर फ्रॉस्टबाइट का कारण बन सकता है।

ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन की विस्फोटक सांद्रता 4% से 96% वॉल्यूमेट्रिक तक उत्पन्न होती है। हवा के साथ 4% से 75 (74)% वॉल्यूमेट्रिक के साथ मिश्रण के साथ।

हाइड्रोजन का उपयोग करना

रासायनिक उद्योग में, अमोनिया, साबुन और प्लास्टिक के उत्पादन में हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है। तरल वनस्पति तेलों से हाइड्रोजन के साथ खाद्य उद्योग में मार्जरीन बनाते हैं। हाइड्रोजन बहुत फेफड़े है और हवा में हमेशा बढ़ता है। एक बार एजेंसियों और गुब्बारे पर हाइड्रोजन से भरे हुए थे। लेकिन 30 के दशक में। एक्सएक्स सदी जब एयरशिप विस्फोट और जला दिया जाता है तो कई भयानक आपदाएं थीं। आजकल, एयरशिप गैस हीलियम से भरे हुए हैं। रॉकेट ईंधन के रूप में हाइड्रोजन का भी उपयोग किया जाता है। किसी दिन हाइड्रोजन का व्यापक रूप से यात्री और ट्रकों के लिए ईंधन के रूप में उपयोग किया जा सकता है। हाइड्रोजन इंजन पर्यावरण को प्रदूषित नहीं करते हैं और केवल जल वाष्प आवंटित करते हैं (हालांकि, बहुत ही प्राप्त हाइड्रोजन कुछ पर्यावरण प्रदूषण की ओर जाता है)। हमारे सूर्य में मुख्य रूप से हाइड्रोजन होते हैं। सौर गर्मी और प्रकाश हाइड्रोजन नाभिक के विलय के दौरान परमाणु ऊर्जा रिलीज का परिणाम है।

ईंधन (आर्थिक दक्षता) के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग करना

ईंधन के रूप में उपयोग किए जाने वाले पदार्थों की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता दहन की गर्मी है। सामान्य रसायन शास्त्र के पाठ्यक्रम से यह ज्ञात है कि ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन की बातचीत की प्रतिक्रिया गर्मी रिलीज के साथ होती है। यदि आप मानक परिस्थितियों में 1 मिली एच 2 (2 ग्राम) और 0.5 एमओएल ओ 2 (16 ग्राम) लेते हैं और प्रतिक्रिया के अनुसार प्रतिक्रिया को उत्साहित करते हैं

एच 2 + 0.5 ओ 2 \u003d एच 2 ओ

प्रतिक्रिया के पूरा होने के बाद, 1 मिली एच 2 ओ (18 ग्राम) 285.8 केजे / एमओएल (तुलना के लिए: एसिटिलीन के दहन की गर्मी 1300 केजे / एमओएल, प्रोपेन - 2200 केजे / एमओएल) के लिए एक ऊर्जा रिलीज के साथ गठित किया गया है । हाइड्रोजन का 1 वर्ग मीटर 89.8 ग्राम (44.9 मोल) है। इसलिए, हाइड्रोजन के 1 वर्ग मीटर प्राप्त करने के लिए 12832.4 केजे ऊर्जा खर्च की जाएगी। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि 1 किलोवाट एच \u003d 3600 केजे, हमें 3.56 किलोवाट बिजली मिलती है। बिजली के 1 केडब्ल्यू के लिए टैरिफ और गैस के 1 वर्ग मीटर की लागत को जानना, हाइड्रोजन ईंधन में संक्रमण की व्यवहार्यता के बारे में निष्कर्ष निकालना संभव है।

उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन टैंक 156 एल के साथ होंडा एफसीएक्स 3 पीढ़ियों का प्रयोगात्मक मॉडल (इसमें 25 एमपीए के दबाव में 3.12 किलोग्राम हाइड्रोजन शामिल है) 355 किमी ड्राइव। तदनुसार, 123.8 किलोवाट 3.12 किलो एच 2 से प्राप्त किया जाता है। 100 किमी पर, ऊर्जा खपत 36.9 7 किलोवाट होगी। बिजली की लागत, गैस या गैसोलीन की लागत को जानना, 100 किमी प्रति कार के लिए उनकी खपत हाइड्रोजन ईंधन में कार संक्रमण के नकारात्मक आर्थिक प्रभाव की गणना करना आसान है। चलो कहें (रूस 2008), बिजली के 10 सेंट प्रति किलोवाट इस तथ्य के लिए नेतृत्व करते हैं कि हाइड्रोजन का 1 वर्ग मीटर 35.6 सेंट की कीमत की ओर जाता है, और 40-45 सेंट के पानी अपघटन की दक्षता को ध्यान में रखते हुए, केडब्ल्यूएच की समान संख्या में गैसोलीन से जला हुआ 12832,4 किलो / 42000 किजे / 0.7 किलो / एल * 80tesunts / l \u003d 34 cents खुदरा कीमतों पर, जबकि हाइड्रोजन के लिए, हमने सही विकल्प की गणना की, परिवहन, उपकरण के मूल्यह्रास इत्यादि के बिना। के लिए एमए पर लगभग 39 एमजे की दहन ऊर्जा के साथ मीथेन परिणाम मूल्य में अंतर के कारण दो से चार गुना नीचे होगा (यूक्रेन के लिए 1m³ $ 17 9 खर्च करता है, और यूरोप $ 350 के लिए)। यही है, मीथेन की एक समान मात्रा में 10-20 सेंट खर्च होंगे।

हालांकि, हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि हाइड्रोजन जलते समय, हम साफ पानी प्राप्त करते हैं जिससे इसे खनन किया गया था। यही है, हमने नवीकरणीय है पीपैश ऊर्जा के नुकसान के बिना ऊर्जा, गैस या गैसोलीन के विपरीत, जो प्राथमिक ऊर्जा स्रोत हैं।

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