عنصر الهيدروجين - tableau périodique
يُعدّ الهيدروجين أول عنصر في الجدول الدوري، إذ إن عدده الذري (1)، ويعبَّر عنه بالرمز (H)، اكتشفه العالم هنري كافنديش عام 1766م، وهو غاز عديم اللون وشديد الاشتعال، كما أنّه يُعدّ من أخف الغازات وأكثرها وفرة في الطبيعة، حيث يحتوي كل مركب من الماء (H2O) في الطبيعة على ذرتين من الهيدروجين،
L'hydrogène est l'élément chimique de numéro atomique 1, de symbole H. L'hydrogène présent sur Terre est presque entièrement constitué de l'isotope ¹H ; il comporte environ 0,01 % de ²H. Ces deux isotopes sont stables. Un troisième isotope ³H, instable, est produit dans les explosions nucléaires.
Symbole : H
Masse atomique : 1,00784 u
Numéro atomique : 1
Électronégativité : 2,2
Numéro CAS : 1333-74-0
حقائق وأرقام عن الهيدروجين
- العدد الذّريّ (عدد البروتونات في النّواة) : 1.
- الرّمز الذّريّ: H .
- الكتلة الذّريّة: 1.00794 غ·مول−1.
- الكثافة: 0.00008988 غ/ل.
- الحالة الفيزيائيّة عند حرارة الغرفة: غاز.
- درجة الانصهار: 259.34 درجة مئوية تحت الصّفر.
- درجة الغليان: 252.87 درجة مئوية تحت الصّفر.
- أكثر نظائره انتشارًا: 3 نظائر شائعة، بما في ذلك نظيرين مستقرين
النظير الشائع: 1H ؛ الوفرة طبيعية 99.9885٪.
نظائر الهيدروجين
يتواجد الهيدروجين على ثلاثة نظائر شائعة:
- بروتون، وهو مجرد هيدروجين عادي.
- الديوتريوم، وهو نظير مستقرّ اكتُشف عام 1932 من قبل هارولد سي.
- التريتيوم، وهو نظير غير مستقرّ اكتُشف عام 1934؛ وفقًا لمختبر جيفرسون.
ويكمن الفرق بين النّظائر الثّلاثة في عدد النّيوترونات الموجودة في كلٍّ منها.
إذْ لا يحتوي الهيدروجين على النيوترونات إطلاقًا، أمّا الديوتيريوم يحوي نيترونًا واحدًا فقط، في حين أنّ التريتيوم لديه اثنين من النيوترونات، وذلك وفقا لمختبر لورانس بيركلي الوطني.
استخدامات الهيدروجين
يُستخدم الهيدروجين في صنع الأمّونيا للأسمدة، من خلال عمليّة تسمى عمليّة هابر، إذ يتفاعل مع النّيتروجين.
كما يُضاف العنصر أيضًا إلى الدّهون والزيوت، مثل زيت الفول السّوداني، من خلال عمليّة تُسمى الهدرجة، ومن الأمثلة الأُخرى على استخدام الهيدروجين، وقود الصواريخ، واللّحام، وإنتاج حمض الهيدروكلوريك، وخفض الخامات المعدنيّة، وملء البالونات؛ وفقًا لما ذكرته لوس ألاموس.
وقد عمل الباحثون على تطوير تكنولوجيا خلايا الوقود الهيدروجينيّة الّتي تسمح باستخدام كميّات كبيرة من الطّاقة الكهربائيّة باستخدام غاز الهيدروجين كمصدر للطّاقة خالٍ من التّلوث ويمكن استخدامه كوقود للسّيّارات والمركبات الأُخرى.
كما يُستخدم الهيدروجين في صناعة الزّجاج كجناحٍ واقٍ لصناعة الصّفائح الزّجاجيّة المسطّحة، بينما يُستخدم في صناعة الإلكترونيّات كغاز متوّهج في عمليّة تصنيع رقائق السّيليكون.
ناهيك عن أنّ الهيدروجين هو المكون الرّئيسيّ لكوكب المشتري والكواكب الغازيّة العملاقة الأُخرى.
وكانت أوّل طائرة بالون غازيّة قد أطلقت في باريس في عام 1783، مملوءة بغاز الهيدروجين.
أبحاث حاليّة عن الهيدروجين
كان الباحثون يدرسون الهيدروجين باهتمام كبير لسنوات، بسبب إمكانيّة استخدامه كوقود خالٍ من التّلوّث، إذْ قال ريتشارد شاهين؛ مدير معهد أبحاث الهيدروجين في جامعة تروا ريفيير في كندا أنّ الهيدروجين حاملُ طاقة لا يحتوي على كربون، لذا فعندما تحرقه فإنّك تنتج الماء فقط، ما يجعله وقودًا نظيفًا، دون انبعاثات على الإطلاق.
ومع ذلك، فهناك مشكلة كبيرة في وقود الهيدروجين فهو أكثر تكلفة من الغاز.
في الواقع، أعلن بوب كارتر؛ نائب رئيس شركة تويوتا، في العام الماضي، أنّه وفقًا لتقديرات وزارة الطّاقة، فإنّ الخزّان الكامل للهيدروجين المضغوط سيكلّف مبدئيًّا حوالي 50 دولارًا ؛ بحسب ما ذكره موقع “Ecomento.com”.
و بشكل عام تُعتبر التّكاليف المرتبطة بتكنولوجيا وقود الهيدروجين حاجزًا صعبًا للغاية لأنّ النّاس في الوقت الحاليّ، يفضّلون الحصول على تقنيّات أفضل بالسّعر الجاري؛ وفقًا لما صرّح به شاهين لـ Live Science””.
وهناك مشكلة أخرى تتعلّق بوقود الهيدروجين تتمثّل في أنّ عمليّة إنتاج الهيدروجين في الواقع ليست “نظيفة” أو خالية من التلوث؛ فيقول شاهين: «كما هو الحال اليوم، فمعظم الهيدروجين ينتج من الغاز الطبيعي كالعملية الّتي تُولّد ثنائي أكسيد الكربون CO2».
لذا كان الباحثون يبحثون عن طرق بديلة لإنتاج الهيدروجين حفاظًا على البيئة، والّتي من شأنها أنْ تلغي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل كليّ.
وفي العام الماضي طوّر علماءٌ في مختبر أرغون الوطنيّ التّابع لوزارة الطّاقة الأمريكيّة مولّد هيدروجين صغير الحجم، وهو جهاز يُنتج الهيدروجين النّقي باستخدام الضّوء والجرافين وبدون حرق الوقود الأحفوري.
