हाइड्रोजन भौतिक. हाइड्रोजन, इसके विशेष गुण एवं अभिक्रियाएँ

प्रकृति में व्यापकता. वी. प्रकृति में व्यापक है; पृथ्वी की पपड़ी (लिथोस्फीयर और जलमंडल) में इसकी सामग्री द्रव्यमान के हिसाब से 1% और परमाणुओं की संख्या के हिसाब से 16% है। वी. पृथ्वी पर सबसे आम पदार्थ का हिस्सा है - पानी (वजन के हिसाब से वी. का 11.19%), यौगिकों की संरचना में जो कोयला, तेल, प्राकृतिक गैसों, मिट्टी, साथ ही जानवरों और पौधों के जीवों को बनाते हैं (यानी, संरचना में प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, वसा, कार्बोहाइड्रेट, आदि)। मुक्त अवस्था में, वी. अत्यंत दुर्लभ है; यह ज्वालामुखी और अन्य प्राकृतिक गैसों में कम मात्रा में पाया जाता है। वायुमंडल में थोड़ी मात्रा में मुक्त हाइड्रोजन (परमाणुओं की संख्या के अनुसार 0.0001%) मौजूद है। पृथ्वी के निकट अंतरिक्ष में, विकिरण प्रोटॉन के प्रवाह के रूप में पृथ्वी की आंतरिक ("प्रोटॉन") विकिरण बेल्ट बनाता है। अंतरिक्ष में, V. सबसे आम तत्व है। प्लाज्मा के रूप में, यह सूर्य और अधिकांश तारों के द्रव्यमान का लगभग आधा हिस्सा, अंतरतारकीय माध्यम और गैसीय नीहारिकाओं की गैसों का बड़ा हिस्सा बनाता है। V. कई ग्रहों के वायुमंडल में और धूमकेतुओं में मुक्त H2, मीथेन CH4, अमोनिया NH3, पानी H2O, रेडिकल्स जैसे CH, NH, OH, SiH, PH, आदि के रूप में मौजूद है। प्रोटॉन के प्रवाह के रूप में, ऊर्जा सूर्य और ब्रह्मांडीय किरणों के कणिका विकिरण का हिस्सा है।

आइसोटोप, परमाणु और अणु. साधारण विट्रियल में दो स्थिर आइसोटोप का मिश्रण होता है: हल्का विट्रियल, या प्रोटियम (1H), और भारी विट्रियल, या ड्यूटेरियम (2H, या D)। प्राकृतिक यौगिकों में, प्रति 1 2H परमाणु पर औसतन 6800 1H परमाणु होते हैं। एक रेडियोधर्मी आइसोटोप कृत्रिम रूप से उत्पादित किया गया है - सुपरहैवी वी., या ट्रिटियम (3H, या T), नरम β-विकिरण और आधा जीवन T1/2 = 12.262 वर्ष के साथ। प्रकृति में, ट्रिटियम का निर्माण होता है, उदाहरण के लिए, कॉस्मिक किरण न्यूट्रॉन के प्रभाव में वायुमंडलीय नाइट्रोजन से; वायुमंडल में यह नगण्य रूप से छोटा है (V परमाणुओं की कुल संख्या का 4-10-15%)। एक अत्यंत अस्थिर आइसोटोप 4H प्राप्त किया गया। आइसोटोप 1H, 2H, 3H और 4H की द्रव्यमान संख्याएँ क्रमशः 1,2, 3 और 4 हैं, जो दर्शाती हैं कि प्रोटियम परमाणु के नाभिक में केवल 1 प्रोटॉन, ड्यूटेरियम - 1 प्रोटॉन और 1 न्यूट्रॉन, ट्रिटियम - 1 प्रोटॉन और 2 हैं। न्यूट्रॉन, 4H - 1 प्रोटॉन और 3 न्यूट्रॉन। वी. के समस्थानिकों के द्रव्यमान में बड़ा अंतर अन्य तत्वों के समस्थानिकों की तुलना में उनके भौतिक और रासायनिक गुणों में अधिक ध्यान देने योग्य अंतर निर्धारित करता है।

वी. परमाणु की संरचना अन्य सभी तत्वों के परमाणुओं में सबसे सरल है: इसमें एक नाभिक और एक इलेक्ट्रॉन होता है। नाभिक (आयनीकरण क्षमता) वाले एक इलेक्ट्रॉन की बंधन ऊर्जा 13.595 eV है। एक तटस्थ परमाणु एक दूसरा इलेक्ट्रॉन भी जोड़ सकता है, जिससे एक नकारात्मक आयन H- बनता है; इस स्थिति में, तटस्थ परमाणु (इलेक्ट्रॉन बंधुता) के साथ दूसरे इलेक्ट्रॉन की बंधन ऊर्जा 0.78 eV है। क्वांटम यांत्रिकी एक परमाणु के सभी संभावित ऊर्जा स्तरों की गणना करना संभव बनाती है और परिणामस्वरूप, इसके परमाणु स्पेक्ट्रम की पूरी व्याख्या देती है। वी परमाणु का उपयोग अन्य, अधिक जटिल परमाणुओं के ऊर्जा स्तरों की क्वांटम यांत्रिक गणना में एक मॉडल परमाणु के रूप में किया जाता है। अणु B. H2 में सहसंयोजक रासायनिक बंधन से जुड़े दो परमाणु होते हैं। पृथक्करण की ऊर्जा (अर्थात, परमाणुओं में क्षय) 4.776 eV (1 eV = 1.60210-10-19 J) है। नाभिक की संतुलन स्थिति पर अंतरपरमाणु दूरी 0.7414-Å है। उच्च तापमान पर, आणविक हाइड्रोजन परमाणुओं में विघटित हो जाता है (2000°C पर पृथक्करण की डिग्री 0.0013 है, 5000°C पर 0.95 है)। परमाणु V. विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भी बनता है (उदाहरण के लिए, हाइड्रोक्लोरिक एसिड पर Zn की क्रिया से)। हालाँकि, परमाणु अवस्था में हाइड्रोजन का अस्तित्व थोड़े समय के लिए ही रहता है; परमाणु H2 अणुओं में पुनः संयोजित हो जाते हैं।

भौतिक और रासायनिक गुण। वी. सभी ज्ञात पदार्थों में सबसे हल्का (हवा से 14.4 गुना हल्का), 0°C और 1 एटीएम पर घनत्व 0.0899 g/l है। हीलियम क्रमशः -252.6°C और -259.1°C पर उबलता (द्रवीकृत) और पिघलता (जमता) है (केवल हीलियम का गलनांक और क्वथनांक कम होता है)। पानी का क्रांतिक तापमान बहुत कम (-240°C) होता है, इसलिए इसका द्रवीकरण बड़ी कठिनाइयों से भरा होता है; क्रांतिक दबाव 12.8 kgf/cm2 (12.8 एटीएम), क्रांतिक घनत्व 0.0312 g/cm3। सभी गैसों में से, V. की तापीय चालकता सबसे अधिक है, जो 0°C और 1 atm पर 0.174 W/(m-K) के बराबर है, यानी 4.16-0-4 cal/(s-cm-°C)। V. की विशिष्ट ताप क्षमता 0°C और 1 atm Ср 14.208-103 J/(kg-K), यानी 3.394 cal/(g-°C) पर। वी. पानी में थोड़ा घुलनशील है (0.0182 मिली/ग्राम 20 डिग्री सेल्सियस और 1 एटीएम पर), लेकिन कई धातुओं (नी, पीटी, पीडी, आदि) में अच्छी तरह से घुलनशील है, विशेष रूप से पैलेडियम में (पीडी की 1 मात्रा में 850 मात्रा) . धातुओं में वी. की घुलनशीलता उनके माध्यम से फैलने की क्षमता से संबंधित है; कार्बन मिश्र धातु (उदाहरण के लिए, स्टील) के माध्यम से प्रसार कभी-कभी कार्बन के साथ कार्बन (तथाकथित डीकार्बोनाइजेशन) की बातचीत के कारण मिश्र धातु के विनाश के साथ होता है। द्रव V. बहुत हल्का (-253°C पर घनत्व 0.0708 g/cm3) और तरल (-253°C पर चिपचिपापन 13.8 spuaz) होता है।

अधिकांश यौगिकों में, वी. सोडियम और अन्य क्षार धातुओं की तरह एक संयोजकता (अधिक सटीक रूप से, ऑक्सीकरण अवस्था) +1 प्रदर्शित करता है; आमतौर पर इसे इन धातुओं का एक एनालॉग माना जाता है, जो 1 ग्राम से आगे है। मेंडेलीव की प्रणाली. हालाँकि, धातु हाइड्राइड में, B आयन नकारात्मक रूप से चार्ज होता है (ऑक्सीकरण अवस्था -1), यानी, Na+H- हाइड्राइड Na+Cl-क्लोराइड के समान ही संरचित होता है। यह और कुछ अन्य तथ्य (V. और हैलोजन के भौतिक गुणों की समानता, कार्बनिक यौगिकों में V. को प्रतिस्थापित करने के लिए हैलोजन की क्षमता) V. को आवर्त सारणी के VII समूह में भी वर्गीकृत करने का आधार देते हैं (अधिक जानकारी के लिए, तत्वों की आवर्त सारणी देखें)। सामान्य परिस्थितियों में, आणविक वी. अपेक्षाकृत कम सक्रिय होता है, सीधे केवल सबसे सक्रिय अधातुओं (फ्लोरीन के साथ, और प्रकाश में क्लोरीन के साथ) के साथ संयोजन करता है। हालाँकि, गर्म होने पर यह कई तत्वों के साथ प्रतिक्रिया करता है। परमाणु वी. ने आणविक की तुलना में रासायनिक गतिविधि बढ़ा दी है। ऑक्सीजन के साथ, V. पानी बनाता है: H2 + 1/2O2 = H2O 285.937-103 J/mol, यानी 68.3174 kcal/mol ऊष्मा (25°C और 1 atm पर) के उत्सर्जन के साथ। सामान्य तापमान पर प्रतिक्रिया बेहद धीमी गति से होती है, 550°C से ऊपर यह फट जाती है। हाइड्रोजन-ऑक्सीजन मिश्रण की विस्फोटक सीमा (आयतन के अनुसार) 4 से 94% H2 तक होती है, और हाइड्रोजन-वायु मिश्रण की विस्फोटक सीमा - 4 से 74% H2 तक होती है (H2 के 2 मात्रा और O2 के 1 मात्रा के मिश्रण को कहा जाता है) विस्फोटित करने वाली गैस)। वी. का उपयोग कई धातुओं को कम करने के लिए किया जाता है, क्योंकि यह उनके ऑक्साइड से ऑक्सीजन निकालता है:

CuO + H2 = Cu + H2O,
Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O, आदि।
हैलोजन के साथ, वी. हाइड्रोजन हैलाइड बनाता है, उदाहरण के लिए:
एच2 + सीएल2 = 2एचसीएल।

उसी समय, वी. फ्लोरीन के साथ विस्फोट करता है (यहां तक ​​कि अंधेरे में और -252 डिग्री सेल्सियस पर), क्लोरीन और ब्रोमीन के साथ केवल रोशनी या गर्म होने पर प्रतिक्रिया करता है, और आयोडीन के साथ केवल गर्म होने पर प्रतिक्रिया करता है। V. अमोनिया बनाने के लिए नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है: 3H2 + N2 = 2NH3 केवल उत्प्रेरक पर और ऊंचे तापमान और दबाव पर। गर्म होने पर, V. सल्फर के साथ तीव्रता से प्रतिक्रिया करता है: H2 + S = H2S (हाइड्रोजन सल्फाइड), सेलेनियम और टेल्यूरियम के साथ बहुत अधिक कठिन। V. केवल उच्च तापमान पर उत्प्रेरक के बिना शुद्ध कार्बन के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है: 2H2 + C (अनाकार) = CH4 (मीथेन)। V. कुछ धातुओं (क्षार, क्षारीय पृथ्वी, आदि) के साथ सीधे प्रतिक्रिया करता है, जिससे हाइड्राइड बनता है: H2 + 2Li = 2LiH। कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ हाइड्रोजन की प्रतिक्रियाएं बहुत व्यावहारिक महत्व की हैं, जिसमें तापमान, दबाव और उत्प्रेरक के आधार पर विभिन्न कार्बनिक यौगिक बनते हैं, उदाहरण के लिए HCHO, CH3OH, आदि (कार्बन मोनोऑक्साइड देखें)। असंतृप्त हाइड्रोकार्बन हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके संतृप्त हो जाते हैं, उदाहरण के लिए: CnH2n + H2 = CnH2n+2 (हाइड्रोजनीकरण देखें)।

आवर्त सारणी में, हाइड्रोजन तत्वों के दो समूहों में स्थित है जो अपने गुणों में बिल्कुल विपरीत हैं। यह विशेषता इसे पूर्णतः अद्वितीय बनाती है। हाइड्रोजन केवल एक तत्व या पदार्थ नहीं है, बल्कि कई जटिल यौगिकों का एक अभिन्न अंग, एक ऑर्गेनोजेनिक और बायोजेनिक तत्व भी है। इसलिए, आइए इसके गुणों और विशेषताओं पर अधिक विस्तार से नज़र डालें।

धातुओं और अम्लों की परस्पर क्रिया के दौरान ज्वलनशील गैस का निकलना 16वीं शताब्दी में, यानी एक विज्ञान के रूप में रसायन विज्ञान के निर्माण के दौरान देखा गया था। प्रसिद्ध अंग्रेजी वैज्ञानिक हेनरी कैवेंडिश ने 1766 में इस पदार्थ का अध्ययन शुरू किया और इसे "दहनशील वायु" नाम दिया। जलने पर इस गैस से पानी उत्पन्न होता था। दुर्भाग्य से, वैज्ञानिक के फ्लॉजिस्टन (काल्पनिक "अल्ट्राफाइन पदार्थ") के सिद्धांत के पालन ने उन्हें सही निष्कर्ष पर आने से रोक दिया।

फ्रांसीसी रसायनज्ञ और प्रकृतिवादी ए. लावोइसियर ने इंजीनियर जे. म्युनियर के साथ मिलकर और विशेष गैसोमीटर की मदद से 1783 में पानी को संश्लेषित किया, और फिर गर्म लोहे के साथ जल वाष्प के अपघटन के माध्यम से इसका विश्लेषण किया। इस प्रकार, वैज्ञानिक सही निष्कर्ष पर पहुंचने में सक्षम थे। उन्होंने पाया कि "दहनशील हवा" न केवल पानी का हिस्सा है, बल्कि इससे प्राप्त भी की जा सकती है।

1787 में, लेवोज़ियर ने सुझाव दिया कि अध्ययन के तहत गैस एक साधारण पदार्थ थी और तदनुसार, प्राथमिक रासायनिक तत्वों में से एक थी। उन्होंने इसे हाइड्रोजन कहा (ग्रीक शब्द हाइडोर से - पानी + गेनाओ - मैं जन्म देता हूं), यानी "पानी को जन्म देना।"

रूसी नाम "हाइड्रोजन" 1824 में रसायनज्ञ एम. सोलोविएव द्वारा प्रस्तावित किया गया था। पानी की संरचना के निर्धारण ने "फ़्लॉजिस्टन सिद्धांत" के अंत को चिह्नित किया। 18वीं और 19वीं शताब्दी के मोड़ पर, यह स्थापित किया गया कि हाइड्रोजन परमाणु बहुत हल्का है (अन्य तत्वों के परमाणुओं की तुलना में) और इसके द्रव्यमान को परमाणु द्रव्यमान की तुलना करने के लिए मूल इकाई के रूप में लिया गया था, जिसका मान 1 के बराबर था।

भौतिक गुण

हाइड्रोजन विज्ञान द्वारा ज्ञात सबसे हल्का पदार्थ है (यह हवा से 14.4 गुना हल्का है), इसका घनत्व 0.0899 ग्राम/लीटर (1 एटीएम, 0 डिग्री सेल्सियस) है। यह सामग्री क्रमशः -259.1 डिग्री सेल्सियस और -252.8 डिग्री सेल्सियस पर पिघलती (ठोसती) और उबलती (द्रवीकृत) होती है (केवल हीलियम में उबलने और पिघलने का तापमान कम होता है)।

हाइड्रोजन का क्रांतिक तापमान अत्यंत कम (-240°C) होता है। इस कारण से, इसका द्रवीकरण एक जटिल और महंगी प्रक्रिया है। पदार्थ का क्रांतिक दबाव 12.8 kgf/cm² है, और क्रांतिक घनत्व 0.0312 g/cm³ है। सभी गैसों में, हाइड्रोजन की तापीय चालकता सबसे अधिक है: 1 एटीएम और 0 डिग्री सेल्सियस पर यह 0.174 W/(mxK) के बराबर है।

समान परिस्थितियों में पदार्थ की विशिष्ट ताप क्षमता 14.208 kJ/(kgxK) या 3.394 cal/(rx°C) है। यह तत्व पानी में थोड़ा घुलनशील है (लगभग 0.0182 मिली/ग्राम 1 एटीएम और 20 डिग्री सेल्सियस पर), लेकिन अधिकांश धातुओं (नी, पीटी, पीए और अन्य) में अच्छी तरह से घुलनशील है, विशेष रूप से पैलेडियम में (लगभग 850 मात्रा प्रति पीडी की मात्रा) .

बाद वाली संपत्ति इसके फैलने की क्षमता से जुड़ी है, और कार्बन मिश्र धातु (उदाहरण के लिए, स्टील) के माध्यम से प्रसार के साथ-साथ कार्बन के साथ हाइड्रोजन की बातचीत के कारण मिश्र धातु का विनाश भी हो सकता है (इस प्रक्रिया को डीकार्बोनाइजेशन कहा जाता है)। तरल अवस्था में, पदार्थ बहुत हल्का होता है (घनत्व - 0.0708 ग्राम/सेमी³ t° = -253 डिग्री सेल्सियस पर) और तरल (समान परिस्थितियों में चिपचिपापन - 13.8 स्पोइज़)।

कई यौगिकों में, यह तत्व सोडियम और अन्य क्षार धातुओं की तरह +1 संयोजकता (ऑक्सीकरण अवस्था) प्रदर्शित करता है। इसे आमतौर पर इन धातुओं का एक एनालॉग माना जाता है। तदनुसार, वह आवर्त प्रणाली के समूह I का प्रमुख होता है। धातु हाइड्राइड में, हाइड्रोजन आयन एक नकारात्मक चार्ज प्रदर्शित करता है (ऑक्सीकरण अवस्था -1 है), यानी, Na+H- की संरचना Na+Cl-क्लोराइड के समान है। इसके और कुछ अन्य तथ्यों (तत्व "एच" और हैलोजन के भौतिक गुणों की समानता, कार्बनिक यौगिकों में हैलोजन के साथ इसे बदलने की क्षमता) के अनुसार, हाइड्रोजन को आवधिक प्रणाली के समूह VII में वर्गीकृत किया गया है।

सामान्य परिस्थितियों में, आणविक हाइड्रोजन की गतिविधि कम होती है, जो सीधे केवल सबसे सक्रिय गैर-धातुओं (फ्लोरीन और क्लोरीन के साथ, प्रकाश में उत्तरार्द्ध के साथ) के साथ संयोजन करती है। बदले में, गर्म होने पर, यह कई रासायनिक तत्वों के साथ परस्पर क्रिया करता है।

परमाणु हाइड्रोजन ने रासायनिक गतिविधि (आणविक हाइड्रोजन की तुलना में) बढ़ा दी है। ऑक्सीजन के साथ यह सूत्र के अनुसार पानी बनाता है:

Н₂ + ½О₂ = Н₂О,

285.937 kJ/mol ऊष्मा या 68.3174 kcal/mol (25 डिग्री सेल्सियस, 1 एटीएम) जारी करना। सामान्य तापमान स्थितियों के तहत, प्रतिक्रिया धीरे-धीरे आगे बढ़ती है, और t° >= 550 °C पर यह बेकाबू होती है। आयतन के अनुसार हाइड्रोजन + ऑक्सीजन मिश्रण की विस्फोटक सीमा 4-94% H₂ है, और हाइड्रोजन + वायु मिश्रण 4-74% H₂ है (H₂ के दो आयतन और O₂ के एक आयतन के मिश्रण को विस्फोटित गैस कहा जाता है)।

इस तत्व का उपयोग अधिकांश धातुओं को कम करने के लिए किया जाता है, क्योंकि यह ऑक्साइड से ऑक्सीजन निकालता है:

Fe₃O₄ + 4H₂ = 3Fe + 4H₂O,

CuO + H₂ = Cu + H₂O, आदि।

हाइड्रोजन विभिन्न हैलोजन के साथ हाइड्रोजन हैलाइड बनाता है, उदाहरण के लिए:

H₂ + Cl₂ = 2HCl.

हालाँकि, फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करते समय, हाइड्रोजन फट जाता है (यह अंधेरे में भी होता है, -252 डिग्री सेल्सियस पर), ब्रोमीन और क्लोरीन के साथ यह केवल गर्म या रोशन होने पर प्रतिक्रिया करता है, और आयोडीन के साथ - केवल गर्म होने पर। नाइट्रोजन के साथ बातचीत करते समय, अमोनिया बनता है, लेकिन केवल उत्प्रेरक पर, ऊंचे दबाव और तापमान पर:

ЗН₂ + N₂ = 2NN₃.

गर्म होने पर, हाइड्रोजन सल्फर के साथ सक्रिय रूप से प्रतिक्रिया करता है:

H₂ + S = H₂S (हाइड्रोजन सल्फाइड),

और टेल्यूरियम या सेलेनियम के साथ तो और भी अधिक कठिन। हाइड्रोजन उत्प्रेरक के बिना शुद्ध कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करता है, लेकिन उच्च तापमान पर:

2H₂ + C (अनाकार) = CH₄ (मीथेन)।

यह पदार्थ कुछ धातुओं (क्षार, क्षारीय पृथ्वी और अन्य) के साथ सीधे प्रतिक्रिया करता है, जिससे हाइड्राइड बनता है, उदाहरण के लिए:

H₂ + 2Li = 2LiH.

हाइड्रोजन और कार्बन मोनोऑक्साइड (II) के बीच परस्पर क्रिया काफी व्यावहारिक महत्व की है। इस मामले में, दबाव, तापमान और उत्प्रेरक के आधार पर, विभिन्न कार्बनिक यौगिक बनते हैं: HCHO, CH₃OH, आदि। प्रतिक्रिया के दौरान असंतृप्त हाइड्रोकार्बन संतृप्त हो जाते हैं, उदाहरण के लिए:

С n Н₂ n + Н₂ = С n Н₂ n ₊₂।

हाइड्रोजन और उसके यौगिक रसायन विज्ञान में असाधारण भूमिका निभाते हैं। यह तथाकथित के अम्लीय गुणों को निर्धारित करता है। प्रोटिक एसिड, विभिन्न तत्वों के साथ हाइड्रोजन बांड बनाते हैं, जो कई अकार्बनिक और कार्बनिक यौगिकों के गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं।

हाइड्रोजन उत्पादन

इस तत्व के औद्योगिक उत्पादन के लिए मुख्य प्रकार के कच्चे माल तेल शोधन गैसें, प्राकृतिक दहनशील और कोक ओवन गैसें हैं। इसे इलेक्ट्रोलिसिस (उन स्थानों पर जहां बिजली उपलब्ध है) के माध्यम से पानी से भी प्राप्त किया जाता है। प्राकृतिक गैस से सामग्री के उत्पादन के लिए सबसे महत्वपूर्ण तरीकों में से एक जल वाष्प (तथाकथित रूपांतरण) के साथ हाइड्रोकार्बन, मुख्य रूप से मीथेन की उत्प्रेरक बातचीत है। उदाहरण के लिए:

CH₄ + H₂O = CO + ZN₂.

ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोकार्बन का अधूरा ऑक्सीकरण:

CH₄ + ½O₂ = CO + 2H₂.

संश्लेषित कार्बन मोनोऑक्साइड (II) रूपांतरण से गुजरता है:

CO + H₂O = CO₂ + H₂.

प्राकृतिक गैस से उत्पादित हाइड्रोजन सबसे सस्ता है।

पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के लिए, प्रत्यक्ष धारा का उपयोग किया जाता है, जिसे NaOH या KOH के घोल से गुजारा जाता है (उपकरणों के क्षरण से बचने के लिए एसिड का उपयोग नहीं किया जाता है)। प्रयोगशाला स्थितियों में, सामग्री पानी के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा या हाइड्रोक्लोरिक एसिड और जस्ता के बीच प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप प्राप्त की जाती है। हालाँकि, सिलेंडरों में तैयार फ़ैक्टरी सामग्री का अधिक बार उपयोग किया जाता है।

गैस मिश्रण के अन्य सभी घटकों को हटाकर इस तत्व को तेल शोधन गैसों और कोक ओवन गैस से अलग किया जाता है, क्योंकि गहरी शीतलन के दौरान वे अधिक आसानी से द्रवीभूत हो जाते हैं।

इस सामग्री का औद्योगिक उत्पादन 18वीं शताब्दी के अंत में शुरू हुआ। उस समय इसका उपयोग गुब्बारे भरने के लिए किया जाता था। फिलहाल, अमोनिया के उत्पादन के लिए हाइड्रोजन का व्यापक रूप से उद्योग में उपयोग किया जाता है, मुख्य रूप से रासायनिक उद्योग में।

पदार्थ के बड़े पैमाने पर उपभोक्ता मिथाइल और अन्य अल्कोहल, सिंथेटिक गैसोलीन और कई अन्य उत्पादों के निर्माता हैं। वे कार्बन मोनोऑक्साइड (II) और हाइड्रोजन से संश्लेषण द्वारा प्राप्त किए जाते हैं। हाइड्रोजन का उपयोग भारी और ठोस तरल ईंधन, वसा आदि के हाइड्रोजनीकरण के लिए, एचसीएल के संश्लेषण के लिए, पेट्रोलियम उत्पादों के हाइड्रोट्रीटिंग के साथ-साथ धातु काटने/वेल्डिंग में किया जाता है। परमाणु ऊर्जा के लिए सबसे महत्वपूर्ण तत्व इसके आइसोटोप हैं - ट्रिटियम और ड्यूटेरियम।

हाइड्रोजन की जैविक भूमिका

जीवित जीवों के द्रव्यमान का लगभग 10% (औसतन) इसी तत्व से आता है। यह पानी का हिस्सा है और प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, लिपिड और कार्बोहाइड्रेट सहित प्राकृतिक यौगिकों का सबसे महत्वपूर्ण समूह है। इसका उपयोग किसके लिए होता है?

यह सामग्री एक निर्णायक भूमिका निभाती है: प्रोटीन (चतुर्थक) की स्थानिक संरचना को बनाए रखने में, न्यूक्लिक एसिड की पूरकता के सिद्धांत को लागू करने में (यानी, आनुवंशिक जानकारी के कार्यान्वयन और भंडारण में), और सामान्य तौर पर आणविक स्तर पर "मान्यता" में स्तर।

हाइड्रोजन आयन H+ शरीर में महत्वपूर्ण गतिशील प्रतिक्रियाओं/प्रक्रियाओं में भाग लेता है। इसमें शामिल हैं: जैविक ऑक्सीकरण में, जो जीवित कोशिकाओं को ऊर्जा प्रदान करता है, जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाओं में, पौधों में प्रकाश संश्लेषण में, जीवाणु प्रकाश संश्लेषण और नाइट्रोजन स्थिरीकरण में, एसिड-बेस संतुलन और होमियोस्टैसिस को बनाए रखने में, झिल्ली परिवहन प्रक्रियाओं में। कार्बन और ऑक्सीजन के साथ, यह जीवन की घटनाओं का कार्यात्मक और संरचनात्मक आधार बनाता है।

हाइड्रोजन

हाइड्रोजन-ए; एम।रासायनिक तत्व (H), एक हल्की, रंगहीन और गंधहीन गैस जो ऑक्सीजन के साथ मिलकर पानी बनाती है।

◁ हाइड्रोजन, ओह, ओह। दूसरा कनेक्शन. बी बैक्टीरिया. दूसरा बम(विशाल विनाशकारी शक्ति का एक बम, जिसकी विस्फोटक क्रिया थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया पर आधारित होती है)। हाइड्रोजनी, ओह, ओह।

(अव्य. हाइड्रोजेनियम), आवर्त सारणी के समूह VII का एक रासायनिक तत्व। प्रकृति में दो स्थिर आइसोटोप पाए जाते हैं (प्रोटियम और ड्यूटेरियम) और एक रेडियोधर्मी आइसोटोप (ट्रिटियम)। अणु द्विपरमाणुक (H2) है। रंगहीन और गंधहीन गैस; घनत्व 0.0899 ग्राम/लीटर, टीकिप - 252.76°C. अनेक तत्वों से मिलकर ऑक्सीजन के साथ जल बनाता है। ब्रह्मांड का सबसे आम तत्व; सूर्य और तारों के द्रव्यमान का 70% से अधिक (प्लाज्मा के रूप में), अंतरतारकीय माध्यम और नीहारिकाओं की गैसों का मुख्य भाग बनता है। हाइड्रोजन परमाणु कई अम्लों और क्षारों और अधिकांश कार्बनिक यौगिकों का हिस्सा है। इनका उपयोग अमोनिया, हाइड्रोक्लोरिक एसिड के उत्पादन, वसा आदि के हाइड्रोजनीकरण के लिए, वेल्डिंग और धातुओं को काटने में किया जाता है। ईंधन के रूप में आशाजनक (हाइड्रोजन ऊर्जा देखें)।

हाइड्रोजन (अव्य. हाइड्रोजेनियम), एच, परमाणु क्रमांक 1, परमाणु द्रव्यमान 1.00794 वाला रासायनिक तत्व। हाइड्रोजन के रासायनिक प्रतीक, एच, को हमारे देश में "दर्द" के रूप में पढ़ा जाता है, क्योंकि इस अक्षर का उच्चारण फ्रेंच में किया जाता है।
प्राकृतिक हाइड्रोजन में दो स्थिर न्यूक्लाइड का मिश्रण होता है (सेमी।न्यूक्लाइड)द्रव्यमान संख्या 1.007825 (मिश्रण में 99.985%) और 2.0140 (0.015%) के साथ। इसके अलावा, प्राकृतिक हाइड्रोजन में हमेशा रेडियोधर्मी न्यूक्लाइड - ट्रिटियम की थोड़ी मात्रा होती है (सेमी।ट्रिटियम) 3 एन (आधा जीवन टी 1/2 12.43 वर्ष)। चूँकि हाइड्रोजन परमाणु के नाभिक में केवल 1 प्रोटॉन होता है (किसी तत्व के परमाणु के नाभिक में कम प्रोटॉन नहीं हो सकते हैं), कभी-कभी यह कहा जाता है कि हाइड्रोजन डी. आई. मेंडेलीव के तत्वों की आवधिक प्रणाली की प्राकृतिक निचली सीमा बनाता है (हालांकि तत्व हाइड्रोजन स्वयं तालिकाओं के सबसे ऊपरी भाग में स्थित है)। हाइड्रोजन तत्व आवर्त सारणी के प्रथम आवर्त में स्थित है। इसे समूह 1 (समूह IA क्षार धातु) के रूप में भी वर्गीकृत किया गया है (सेमी।क्षारीय धातु)), और समूह 7 (समूह VIIA हैलोजन (सेमी।हलोजन)).
हाइड्रोजन समस्थानिकों का परमाणु द्रव्यमान बहुत भिन्न होता है (कई गुना)। इससे भौतिक प्रक्रियाओं (आसवन, इलेक्ट्रोलिसिस, आदि) में उनके व्यवहार में ध्यान देने योग्य अंतर और कुछ रासायनिक अंतर होते हैं (एक तत्व के आइसोटोप के व्यवहार में अंतर को आइसोटोप प्रभाव कहा जाता है; हाइड्रोजन के लिए, आइसोटोप प्रभाव सबसे महत्वपूर्ण होते हैं)। इसलिए, अन्य सभी तत्वों के समस्थानिकों के विपरीत, हाइड्रोजन समस्थानिकों के विशेष प्रतीक और नाम होते हैं। 1 द्रव्यमान संख्या वाले हाइड्रोजन को प्रकाश हाइड्रोजन या प्रोटियम कहा जाता है (लैटिन प्रोटियम, ग्रीक प्रोटोस से - पहला), जिसे प्रतीक एच द्वारा दर्शाया जाता है, और इसके नाभिक को प्रोटॉन कहा जाता है (सेमी।प्रोटॉन (प्राथमिक कण)), प्रतीक पी. द्रव्यमान संख्या 2 वाले हाइड्रोजन को भारी हाइड्रोजन, ड्यूटेरियम कहा जाता है (सेमी।ड्यूटेरियम)(लैटिन ड्यूटेरियम, ग्रीक ड्यूटेरोस से - दूसरा), प्रतीकों 2 एच, या डी (पढ़ें "डी") का उपयोग इसे निर्दिष्ट करने के लिए किया जाता है, नाभिक डी ड्यूटेरॉन है। 3 की द्रव्यमान संख्या वाले रेडियोधर्मी आइसोटोप को सुपरहेवी हाइड्रोजन, या ट्रिटियम (लैटिन ट्राइटम, ग्रीक ट्राइटोस से - तीसरा) कहा जाता है, प्रतीक 2 एच या टी ("वे" पढ़ें), न्यूक्लियस टी - ट्राइटन।
तटस्थ अउत्तेजित हाइड्रोजन परमाणु की एकल इलेक्ट्रॉन परत का विन्यास 1 एस 1 . यौगिकों में यह ऑक्सीकरण अवस्था +1 और, आमतौर पर -1 (वैलेंसी I) प्रदर्शित करता है। एक तटस्थ हाइड्रोजन परमाणु की त्रिज्या 0.024 एनएम है। परमाणु की आयनीकरण ऊर्जा 13.595 eV है, इलेक्ट्रॉन बन्धुता 0.75 eV है। पॉलिंग स्केल के अनुसार, हाइड्रोजन की इलेक्ट्रोनगेटिविटी 2.20 है। हाइड्रोजन एक अधातु है।
अपने मुक्त रूप में, यह रंग, गंध या स्वाद के बिना एक हल्की ज्वलनशील गैस है।
खोज का इतिहास
एक विज्ञान के रूप में रसायन विज्ञान के गठन की शुरुआत में 16वीं और 17वीं शताब्दी में एसिड और धातुओं की परस्पर क्रिया के दौरान ज्वलनशील गैस का निकलना देखा गया था। प्रसिद्ध अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी और रसायनशास्त्री जी कैवेंडिश (सेमी।कैवेंडिश हेनरी) 1766 में उन्होंने इस गैस की जांच की और इसे "ज्वलनशील वायु" कहा। जलाने पर, "ज्वलनशील हवा" से पानी उत्पन्न होता है, लेकिन कैवेंडिश का फ्लॉजिस्टन सिद्धांत का पालन (सेमी।फ्लॉगिस्टन)उसे सही निष्कर्ष निकालने से रोका। फ्रांसीसी रसायनज्ञ ए लावोइसियर (सेमी।लावोइसिएर एंटोनी लॉरेंट)इंजीनियर जे. म्युनियर के साथ मिलकर (सेमी।मेनियर जीन बैपटिस्ट मैरी चार्ल्स)विशेष गैसोमीटर का उपयोग करते हुए, 1783 में उन्होंने पानी का संश्लेषण किया, और फिर उसका विश्लेषण किया, गर्म लोहे के साथ जल वाष्प को विघटित किया। इस प्रकार, उन्होंने स्थापित किया कि "दहनशील हवा" पानी का हिस्सा है और इसे इससे प्राप्त किया जा सकता है। 1787 में, लेवोज़ियर इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि "दहनशील हवा" एक साधारण पदार्थ है, और इसलिए रासायनिक तत्वों से संबंधित है। उन्होंने इसे हाइड्रोजन नाम दिया (ग्रीक हाइडोर से - पानी और गेनाओ - मैं जन्म देता हूं) - "पानी को जन्म देता हूं।" पानी की संरचना की स्थापना ने "फ्लॉजिस्टन सिद्धांत" को समाप्त कर दिया। रूसी नाम "हाइड्रोजन" रसायनज्ञ एम. एफ. सोलोविओव द्वारा प्रस्तावित किया गया था (सेमी।सोलोविएव मिखाइल फेडोरोविच) 1824 में। 18वीं और 19वीं शताब्दी के मोड़ पर, यह स्थापित किया गया कि हाइड्रोजन परमाणु बहुत हल्का है (अन्य तत्वों के परमाणुओं की तुलना में), और हाइड्रोजन परमाणु के वजन (द्रव्यमान) को तुलना की इकाई के रूप में लिया गया था तत्वों के परमाणु द्रव्यमान के लिए. हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान को 1 का मान दिया गया था।
प्रकृति में होना
हाइड्रोजन पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का लगभग 1% (सभी तत्वों के बीच 10 वां स्थान) बनाता है। हमारे ग्रह पर हाइड्रोजन व्यावहारिक रूप से कभी भी अपने मुक्त रूप में नहीं पाया जाता है (इसके निशान वायुमंडल की ऊपरी परतों में पाए जाते हैं), लेकिन पानी के हिस्से के रूप में यह पृथ्वी पर लगभग हर जगह वितरित होता है। हाइड्रोजन तत्व जीवित जीवों, प्राकृतिक गैस, तेल और कोयले के कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिकों का हिस्सा है। बेशक, यह पानी में (वजन के हिसाब से लगभग 11%), विभिन्न प्राकृतिक क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स और खनिजों में निहित है, जिसमें एक या अधिक ओएच हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं।
एक तत्व के रूप में हाइड्रोजन ब्रह्मांड पर हावी है। यह सूर्य और अन्य तारों के द्रव्यमान का लगभग आधा है, और कई ग्रहों के वातावरण में मौजूद है।
रसीद
हाइड्रोजन का उत्पादन कई तरीकों से किया जा सकता है। उद्योग में, प्राकृतिक गैसों का उपयोग इसके लिए किया जाता है, साथ ही तेल शोधन, कोकिंग और कोयले और अन्य ईंधन के गैसीकरण से प्राप्त गैसों का भी उपयोग किया जाता है। प्राकृतिक गैस (मुख्य घटक मीथेन) से हाइड्रोजन का उत्पादन करते समय, यह जल वाष्प के साथ उत्प्रेरक संपर्क और ऑक्सीजन के साथ अपूर्ण ऑक्सीकरण से गुजरता है:
सीएच 4 + एच 2 ओ = सीओ + 3एच 2 और सीएच 4 + 1/2 ओ 2 = सीओ 2 + 2एच 2
कोक ओवन गैस और तेल शोधन गैसों से हाइड्रोजन का पृथक्करण गहरी शीतलन के दौरान उनके द्रवीकरण और मिश्रण से गैसों के निष्कासन पर आधारित होता है जो हाइड्रोजन की तुलना में अधिक आसानी से द्रवीभूत हो जाते हैं। जब सस्ती बिजली उपलब्ध होती है, तो क्षार समाधान के माध्यम से विद्युत धारा प्रवाहित करके पानी के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन का उत्पादन किया जाता है। प्रयोगशाला स्थितियों में, धातुओं को एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रोजन आसानी से प्राप्त किया जाता है, उदाहरण के लिए, हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ जस्ता।
भौतिक और रासायनिक गुण
सामान्य परिस्थितियों में, हाइड्रोजन एक हल्की (सामान्य परिस्थितियों में घनत्व 0.0899 किग्रा/मीटर3) रंगहीन गैस है। गलनांक-259.15°C, क्वथनांक-252.7°C। तरल हाइड्रोजन (क्वथनांक पर) का घनत्व 70.8 किग्रा/मीटर 3 है और यह सबसे हल्का तरल है। जलीय घोल में मानक इलेक्ट्रोड क्षमता H 2 /H - को 0 के बराबर लिया जाता है। हाइड्रोजन पानी में खराब घुलनशील है: 0 डिग्री सेल्सियस पर घुलनशीलता 0.02 सेमी 3 / एमएल से कम है, लेकिन यह कुछ धातुओं में अत्यधिक घुलनशील है ( स्पंज आयरन और अन्य), विशेष रूप से अच्छा - धातु पैलेडियम में (धातु की 1 मात्रा में लगभग 850 मात्रा हाइड्रोजन)। हाइड्रोजन के दहन की ऊष्मा 143.06 MJ/kg है।
द्विपरमाणुक H2 अणुओं के रूप में विद्यमान है। 300 K पर परमाणुओं में H2 का पृथक्करण स्थिरांक 2.56·10 -34 है। H2 अणु के परमाणुओं में पृथक्करण की ऊर्जा 436 kJ/mol है। एच 2 अणु में आंतरिक परमाणु दूरी 0.07414 एनएम है।
चूँकि प्रत्येक H परमाणु के नाभिक, जो अणु का हिस्सा है, की अपनी स्पिन होती है (सेमी।घुमाना), तो आणविक हाइड्रोजन दो रूपों में हो सकता है: ऑर्थोहाइड्रोजन (ओ-एच 2) के रूप में (दोनों स्पिनों का एक ही अभिविन्यास होता है) और पैराहाइड्रोजन (एन-एच 2) के रूप में (स्पिनों का अलग-अलग अभिविन्यास होता है)। सामान्य परिस्थितियों में, सामान्य हाइड्रोजन 75% ओ-एच 2 और 25% पी-एच 2 का मिश्रण होता है। पी- और ओ-एच 2 के भौतिक गुण एक दूसरे से थोड़े भिन्न हैं। तो, यदि शुद्ध ओ-एच 2 का क्वथनांक 20.45 के है, तो शुद्ध पी-एच 2 20.26 के है। ओ-एच 2 का पी-एच 2 में परिवर्तन 1418 जे/मोल गर्मी की रिहाई के साथ होता है।
वैज्ञानिक साहित्य में यह बार-बार सुझाव दिया गया है कि उच्च दबाव (10 GPa से ऊपर) और कम तापमान (लगभग 10 K और नीचे) पर, ठोस हाइड्रोजन, आमतौर पर एक हेक्सागोनल आणविक जाली में क्रिस्टलीकृत होकर, धात्विक गुणों वाले पदार्थ में बदल सकता है, संभवतः एक सुपरकंडक्टर भी। हालाँकि, अभी तक इस तरह के संक्रमण की संभावना पर कोई स्पष्ट डेटा नहीं है।
H2 अणु में परमाणुओं के बीच रासायनिक बंधन की उच्च शक्ति (उदाहरण के लिए, आणविक कक्षीय विधि का उपयोग करके, इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि इस अणु में इलेक्ट्रॉन युग्म बंधन कक्षक में स्थित है, और प्रतिरक्षी कक्षक है इलेक्ट्रॉनों द्वारा कब्जा नहीं किया गया) इस तथ्य की ओर जाता है कि कमरे के तापमान पर हाइड्रोजन गैस रासायनिक रूप से निष्क्रिय है। तो, बिना गर्म किए, सरल मिश्रण के साथ, हाइड्रोजन केवल फ्लोरीन गैस के साथ (विस्फोटक रूप से) प्रतिक्रिया करता है:
एच 2 + एफ 2 = 2 एचएफ + क्यू।
यदि कमरे के तापमान पर हाइड्रोजन और क्लोरीन के मिश्रण को पराबैंगनी प्रकाश से विकिरणित किया जाता है, तो हाइड्रोजन क्लोराइड एचसीएल का तत्काल गठन देखा जाता है। यदि इन गैसों के मिश्रण में एक उत्प्रेरक, धातु पैलेडियम (या प्लैटिनम) मिलाया जाता है, तो ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन की प्रतिक्रिया विस्फोटक रूप से होती है। प्रज्वलित होने पर, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का मिश्रण (तथाकथित विस्फोटित गैस)। (सेमी।विस्फोटक गैस)) विस्फोट होता है, और मिश्रण में विस्फोट हो सकता है जिसमें हाइड्रोजन सामग्री मात्रा के हिसाब से 5 से 95 प्रतिशत तक होती है। हवा में या शुद्ध ऑक्सीजन में शुद्ध हाइड्रोजन चुपचाप जलता है, जिससे बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है:
एच 2 + 1/2ओ 2 = एच 2 ओ + 285.75 केजे/मोल
यदि हाइड्रोजन अन्य गैर-धातुओं और धातुओं के साथ बातचीत करता है, तो यह केवल कुछ शर्तों (हीटिंग, उच्च दबाव, उत्प्रेरक की उपस्थिति) के तहत होता है। इस प्रकार, हाइड्रोजन उच्च दबाव (20-30 एमपीए या अधिक) पर और उत्प्रेरक - लौह की उपस्थिति में 300-400 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर नाइट्रोजन के साथ विपरीत रूप से प्रतिक्रिया करता है:
3H 2 + N 2 = 2NH 3 + Q.
इसके अलावा, केवल गर्म होने पर, हाइड्रोजन सल्फर के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रोजन सल्फाइड एच 2 एस बनाता है, ब्रोमीन के साथ हाइड्रोजन ब्रोमाइड एचबीआर बनाता है, आयोडीन के साथ हाइड्रोजन आयोडाइड एचआई बनाता है। हाइड्रोजन कोयले (ग्रेफाइट) के साथ प्रतिक्रिया करके विभिन्न संरचनाओं के हाइड्रोकार्बन का मिश्रण बनाता है। हाइड्रोजन बोरॉन, सिलिकॉन और फॉस्फोरस के साथ सीधे संपर्क नहीं करता है, हाइड्रोजन के साथ इन तत्वों के यौगिक अप्रत्यक्ष रूप से प्राप्त होते हैं।
गर्म होने पर, हाइड्रोजन क्षार, क्षारीय पृथ्वी धातुओं और मैग्नीशियम के साथ प्रतिक्रिया करके आयनिक बंधन वाले यौगिक बनाने में सक्षम होता है, जिसमें -1 ऑक्सीकरण अवस्था में हाइड्रोजन होता है। इस प्रकार, जब कैल्शियम को हाइड्रोजन वातावरण में गर्म किया जाता है, तो CaH 2 संरचना वाला नमक जैसा हाइड्राइड बनता है। पॉलिमर एल्यूमीनियम हाइड्राइड (AlH 3) x - सबसे शक्तिशाली कम करने वाले एजेंटों में से एक - अप्रत्यक्ष रूप से प्राप्त किया जाता है (उदाहरण के लिए, ऑर्गेनोएल्यूमीनियम यौगिकों का उपयोग करके)। कई संक्रमण धातुओं (उदाहरण के लिए, ज़िरकोनियम, हेफ़नियम, आदि) के साथ, हाइड्रोजन परिवर्तनशील संरचना (ठोस समाधान) के यौगिक बनाता है।
हाइड्रोजन न केवल कई सरल, बल्कि जटिल पदार्थों के साथ भी प्रतिक्रिया करने में सक्षम है। सबसे पहले, कई धातुओं को उनके ऑक्साइड (जैसे लोहा, निकल, सीसा, टंगस्टन, तांबा, आदि) से कम करने की हाइड्रोजन की क्षमता पर ध्यान देना आवश्यक है। इस प्रकार, जब 400-450 डिग्री सेल्सियस और उससे ऊपर के तापमान पर गर्म किया जाता है, तो लोहे को उसके किसी भी ऑक्साइड से हाइड्रोजन द्वारा कम किया जाता है, उदाहरण के लिए:
Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O.
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि केवल मैंगनीज के पीछे मानक क्षमता की श्रृंखला में स्थित धातुओं को हाइड्रोजन के साथ ऑक्साइड से कम किया जा सकता है। अधिक सक्रिय धातुएँ (मैंगनीज सहित) ऑक्साइड से धातु में परिवर्तित नहीं होती हैं।
हाइड्रोजन कई कार्बनिक यौगिकों में दोहरा या तिहरा बंधन जोड़ने में सक्षम है (ये तथाकथित हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रियाएं हैं)। उदाहरण के लिए, निकल उत्प्रेरक की उपस्थिति में, एथिलीन सी 2 एच 4 का हाइड्रोजनीकरण करना संभव है, और ईथेन सी 2 एच 6 बनता है:
सी 2 एच 4 + एच 2 = सी 2 एच 6.
मेथनॉल का उत्पादन औद्योगिक रूप से कार्बन मोनोऑक्साइड (II) और हाइड्रोजन की प्रतिक्रिया से किया जाता है:
2एच 2 + सीओ = सीएच 3 ओएच।
ऐसे यौगिकों में जिनमें हाइड्रोजन परमाणु अधिक विद्युत ऋणात्मक तत्व ई (ई = एफ, सीएल, ओ, एन) के परमाणु से जुड़ा होता है, अणुओं के बीच हाइड्रोजन बंधन बनते हैं (सेमी।हाइड्रोजन बंध)(एक ही या दो अलग-अलग तत्वों के दो ई परमाणु एच परमाणु के माध्यम से एक दूसरे से जुड़े हुए हैं: ई"...एन...ई"", और सभी तीन परमाणु एक ही सीधी रेखा पर स्थित हैं)। ऐसे बंधन मौजूद हैं पानी, अमोनिया, मेथनॉल, आदि के अणुओं के बीच और इन पदार्थों के क्वथनांक में उल्लेखनीय वृद्धि, वाष्पीकरण की गर्मी में वृद्धि, आदि।
आवेदन
हाइड्रोजन का उपयोग अमोनिया एनएच 3, हाइड्रोजन क्लोराइड एचसीएल, मेथनॉल सीएच 3 ओएच के संश्लेषण में, प्राकृतिक हाइड्रोकार्बन के हाइड्रोक्रैकिंग (हाइड्रोजन वातावरण में क्रैकिंग) के दौरान, कुछ धातुओं के उत्पादन में कम करने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है। हाइड्रोजनीकरण (सेमी।हाइड्रोजनीकरण)प्राकृतिक वनस्पति तेलों का उपयोग ठोस वसा - मार्जरीन प्राप्त करने के लिए किया जाता है। तरल हाइड्रोजन का उपयोग रॉकेट ईंधन के साथ-साथ शीतलक के रूप में भी किया जाता है। वेल्डिंग में ऑक्सीजन और हाइड्रोजन के मिश्रण का उपयोग किया जाता है।
एक समय में, यह सुझाव दिया गया था कि निकट भविष्य में ऊर्जा उत्पादन का मुख्य स्रोत हाइड्रोजन की दहन प्रतिक्रिया होगी, और हाइड्रोजन ऊर्जा ऊर्जा उत्पादन के पारंपरिक स्रोतों (कोयला, तेल, आदि) को विस्थापित कर देगी। यह मान लिया गया था कि बड़े पैमाने पर हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए पानी के इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग करना संभव होगा। पानी का इलेक्ट्रोलिसिस एक काफी ऊर्जा-गहन प्रक्रिया है, और वर्तमान में औद्योगिक पैमाने पर इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन का उत्पादन करना लाभहीन है। लेकिन यह उम्मीद की गई थी कि इलेक्ट्रोलिसिस मध्यम-तापमान (500-600 डिग्री सेल्सियस) गर्मी के उपयोग पर आधारित होगा, जो परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के संचालन के दौरान बड़ी मात्रा में होता है। इस ऊष्मा का उपयोग सीमित है, और इसकी मदद से हाइड्रोजन का उत्पादन करने की संभावना पर्यावरणीय समस्या (जब हाइड्रोजन को हवा में जलाया जाता है, तो उत्पादित पर्यावरणीय रूप से हानिकारक पदार्थों की मात्रा न्यूनतम होती है) और मध्यम-तापमान की ऊष्मा के उपयोग की समस्या दोनों को हल कर देगी। हालाँकि, चेरनोबिल आपदा के बाद, हर जगह परमाणु ऊर्जा के विकास पर रोक लगा दी गई, जिससे ऊर्जा का यह स्रोत अनुपलब्ध हो गया। इसलिए, ऊर्जा स्रोत के रूप में हाइड्रोजन के व्यापक उपयोग की संभावनाएं अभी भी कम से कम 21वीं सदी के मध्य तक बदल रही हैं।
उपचार की विशेषताएं
हाइड्रोजन विषाक्त नहीं है, लेकिन इसे संभालते समय, किसी को लगातार इसकी उच्च आग और विस्फोट के खतरे को ध्यान में रखना चाहिए, और कुछ ठोस पदार्थों के माध्यम से भी गैस के फैलने की उच्च क्षमता के कारण हाइड्रोजन का विस्फोटक खतरा बढ़ जाता है। हाइड्रोजन वातावरण में कोई भी हीटिंग ऑपरेशन शुरू करने से पहले, आपको यह सुनिश्चित करना चाहिए कि यह साफ है (जब एक परीक्षण ट्यूब में हाइड्रोजन को उल्टा कर दिया जाता है, तो ध्वनि धीमी होनी चाहिए, भौंकने वाली नहीं)।
जैविक भूमिका
हाइड्रोजन का जैविक महत्व इस तथ्य से निर्धारित होता है कि यह पानी के अणुओं और प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, लिपिड और कार्बोहाइड्रेट सहित प्राकृतिक यौगिकों के सभी सबसे महत्वपूर्ण समूहों का हिस्सा है। जीवित जीवों के द्रव्यमान का लगभग 10% हाइड्रोजन है। हाइड्रोजन बंधन बनाने की हाइड्रोजन की क्षमता प्रोटीन की स्थानिक चतुर्धातुक संरचना को बनाए रखने के साथ-साथ पूरकता के सिद्धांत को लागू करने में निर्णायक भूमिका निभाती है। (सेमी।पूरक)न्यूक्लिक एसिड के निर्माण और कार्यों में (अर्थात आनुवंशिक जानकारी के भंडारण और कार्यान्वयन में), सामान्य तौर पर आणविक स्तर पर "पहचान" के कार्यान्वयन में। हाइड्रोजन (H+ आयन) शरीर में सबसे महत्वपूर्ण गतिशील प्रक्रियाओं और प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है - जैविक ऑक्सीकरण में, जो जीवित कोशिकाओं को ऊर्जा प्रदान करता है, पौधों में प्रकाश संश्लेषण में, जैवसंश्लेषक प्रतिक्रियाओं में, नाइट्रोजन निर्धारण और जीवाणु प्रकाश संश्लेषण में, एसिड को बनाए रखने में- आधार संतुलन और होमियोस्टैसिस (सेमी।होमियोस्टैसिस), झिल्ली परिवहन प्रक्रियाओं में। इस प्रकार, ऑक्सीजन और कार्बन के साथ, हाइड्रोजन जीवन की घटनाओं का संरचनात्मक और कार्यात्मक आधार बनाता है।

विश्वकोश शब्दकोश. 2009 .

देखें अन्य शब्दकोशों में "हाइड्रोजन" क्या है:

न्यूक्लाइड की तालिका सामान्य जानकारी नाम, प्रतीक हाइड्रोजन 4, 4एच न्यूट्रॉन 3 प्रोटॉन 1 न्यूक्लाइड गुण परमाणु द्रव्यमान 4.027810(110) ... विकिपीडिया

न्यूक्लाइड की तालिका सामान्य जानकारी नाम, प्रतीक हाइड्रोजन 5, 5एच न्यूट्रॉन 4 प्रोटॉन 1 न्यूक्लाइड गुण परमाणु द्रव्यमान 5.035310(110) ... विकिपीडिया

न्यूक्लाइड तालिका सामान्य जानकारी नाम, प्रतीक हाइड्रोजन 6, 6एच न्यूट्रॉन 5 प्रोटॉन 1 न्यूक्लाइड गुण परमाणु द्रव्यमान 6.044940(280) ... विकिपीडिया

न्यूक्लाइड की तालिका सामान्य जानकारी नाम, प्रतीक हाइड्रोजन 7, 7एच न्यूट्रॉन 6 प्रोटॉन 1 न्यूक्लाइड के गुण परमाणु द्रव्यमान 7.052750 (1080) ... विकिपीडिया

हाइड्रोजन एच एक रासायनिक तत्व है, जो हमारे ब्रह्मांड में सबसे आम में से एक है। पदार्थों की संरचना में एक तत्व के रूप में हाइड्रोजन का द्रव्यमान अन्य प्रकार के परमाणुओं की कुल सामग्री का 75% है। यह ग्रह पर सबसे महत्वपूर्ण और महत्वपूर्ण यौगिक - पानी का हिस्सा है। हाइड्रोजन की एक विशिष्ट विशेषता यह भी है कि यह डी.आई. मेंडेलीव की रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली में पहला तत्व है।

खोज और अन्वेषण

पेरासेलसस के लेखन में हाइड्रोजन का पहला उल्लेख सोलहवीं शताब्दी में मिलता है। लेकिन हवा के गैस मिश्रण से इसका अलगाव और ज्वलनशील गुणों का अध्ययन वैज्ञानिक लेमेरी द्वारा सत्रहवीं शताब्दी में ही किया गया था। हाइड्रोजन का गहन अध्ययन एक अंग्रेजी रसायनज्ञ, भौतिक विज्ञानी और प्राकृतिक वैज्ञानिक द्वारा किया गया था जिन्होंने प्रयोगात्मक रूप से साबित किया कि हाइड्रोजन का द्रव्यमान अन्य गैसों की तुलना में सबसे छोटा है। विज्ञान के विकास के बाद के चरणों में, कई वैज्ञानिकों ने उनके साथ काम किया, विशेष रूप से लावोइसियर ने, जिन्होंने उन्हें "पानी का जन्मदाता" कहा।

PSHE में स्थिति के अनुसार विशेषताएँ

डी.आई. मेंडेलीव की आवर्त सारणी को खोलने वाला तत्व हाइड्रोजन है। परमाणु के भौतिक और रासायनिक गुण एक निश्चित द्वैत दर्शाते हैं, क्योंकि हाइड्रोजन को एक साथ पहले समूह, मुख्य उपसमूह के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, यदि यह धातु की तरह व्यवहार करता है और रासायनिक प्रतिक्रिया की प्रक्रिया में एक इलेक्ट्रॉन छोड़ देता है, और सातवें तक - वैलेंस शेल के पूर्ण भरने के मामले में, अर्थात्, नकारात्मक कण की स्वीकृति, जो इसे हैलोजन के समान दर्शाती है।

तत्व की इलेक्ट्रॉनिक संरचना की विशेषताएं

जिन जटिल पदार्थों में यह शामिल है, और सबसे सरल पदार्थ H2 के गुण मुख्य रूप से हाइड्रोजन के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास द्वारा निर्धारित होते हैं। कण में Z= (-1) के साथ एक इलेक्ट्रॉन होता है, जो एक नाभिक के चारों ओर अपनी कक्षा में घूमता है जिसमें एक प्रोटॉन इकाई द्रव्यमान और एक सकारात्मक चार्ज (+1) होता है। इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s 1 के रूप में लिखा गया है, जिसका अर्थ है हाइड्रोजन के लिए सबसे पहले और एकमात्र s-कक्षक में एक नकारात्मक कण की उपस्थिति।

जब एक इलेक्ट्रॉन को हटा दिया जाता है या छोड़ दिया जाता है, और इस तत्व के एक परमाणु में ऐसा गुण होता है कि यह धातुओं से संबंधित होता है, तो एक धनायन प्राप्त होता है। संक्षेप में, हाइड्रोजन आयन एक सकारात्मक प्राथमिक कण है। इसलिए, इलेक्ट्रॉन से रहित हाइड्रोजन को केवल प्रोटॉन कहा जाता है।

भौतिक गुण

संक्षेप में हाइड्रोजन का वर्णन करने के लिए, यह एक रंगहीन, थोड़ा घुलनशील गैस है जिसका सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान 2, हवा से 14.5 गुना हल्का है, जिसका द्रवीकरण तापमान -252.8 डिग्री सेल्सियस है।

अनुभव से आप आसानी से सत्यापित कर सकते हैं कि H2 सबसे हल्का है। ऐसा करने के लिए, तीन गेंदों को विभिन्न पदार्थों - हाइड्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड, साधारण हवा - से भरना और साथ ही उन्हें अपने हाथ से छोड़ना पर्याप्त है। जो सीओ 2 से भरा है वह सबसे तेजी से जमीन पर पहुंचेगा, इसके बाद जो हवा के मिश्रण से फुला हुआ है वह नीचे गिरेगा, और जिसमें एच 2 है वह छत पर चढ़ जाएगा।

हाइड्रोजन कणों का छोटा द्रव्यमान और आकार विभिन्न पदार्थों में प्रवेश करने की इसकी क्षमता को उचित ठहराता है। उसी गेंद के उदाहरण का उपयोग करके, इसे सत्यापित करना आसान है; कुछ दिनों के बाद यह अपने आप पिचक जाएगी, क्योंकि गैस आसानी से रबर से होकर गुजर जाएगी। हाइड्रोजन कुछ धातुओं (पैलेडियम या प्लैटिनम) की संरचना में भी जमा हो सकता है, और तापमान बढ़ने पर इससे वाष्पित हो सकता है।

हाइड्रोजन की कम घुलनशीलता की संपत्ति का उपयोग प्रयोगशाला अभ्यास में हाइड्रोजन को विस्थापित करके इसे अलग करने के लिए किया जाता है (नीचे दी गई तालिका में मुख्य पैरामीटर शामिल हैं) ताकि इसके अनुप्रयोग के दायरे और उत्पादन के तरीकों को निर्धारित किया जा सके।

समस्थानिक रचना

रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली के कई अन्य प्रतिनिधियों की तरह, हाइड्रोजन में कई प्राकृतिक समस्थानिक होते हैं, यानी, नाभिक में प्रोटॉन की समान संख्या वाले परमाणु, लेकिन न्यूट्रॉन की एक अलग संख्या - शून्य चार्ज और इकाई द्रव्यमान वाले कण। समान गुण वाले परमाणुओं के उदाहरण ऑक्सीजन, कार्बन, क्लोरीन, ब्रोमीन और रेडियोधर्मी सहित अन्य हैं।

हाइड्रोजन 1H के भौतिक गुण, इस समूह के प्रतिनिधियों में सबसे आम, इसके समकक्षों की समान विशेषताओं से काफी भिन्न हैं। विशेष रूप से, उनमें मौजूद पदार्थों की विशेषताएं भिन्न-भिन्न होती हैं। इस प्रकार, साधारण और ड्यूटेरेटेड पानी होता है, जिसमें एक प्रोटॉन के साथ हाइड्रोजन परमाणु के बजाय, ड्यूटेरियम 2 एच होता है - दो प्राथमिक कणों के साथ इसका आइसोटोप: सकारात्मक और अनावेशित। यह आइसोटोप सामान्य हाइड्रोजन से दोगुना भारी है, जो उनके द्वारा बनाए गए यौगिकों के गुणों में नाटकीय अंतर को स्पष्ट करता है। प्रकृति में ड्यूटेरियम हाइड्रोजन की तुलना में 3200 गुना कम पाया जाता है। तीसरा प्रतिनिधि ट्रिटियम 3H है; इसके नाभिक में दो न्यूट्रॉन और एक प्रोटॉन हैं।

उत्पादन और अलगाव के तरीके

प्रयोगशाला और औद्योगिक तरीके काफी भिन्न हैं। इस प्रकार, गैस का उत्पादन मुख्य रूप से खनिज पदार्थों से जुड़ी प्रतिक्रियाओं के माध्यम से कम मात्रा में किया जाता है, जबकि बड़े पैमाने पर उत्पादन में अधिक मात्रा में कार्बनिक संश्लेषण का उपयोग किया जाता है।

प्रयोगशाला में निम्नलिखित रासायनिक अंतःक्रियाओं का उपयोग किया जाता है:

औद्योगिक उद्देश्यों के लिए, गैस का उत्पादन निम्नलिखित विधियों द्वारा किया जाता है:

1. उत्प्रेरक की उपस्थिति में मीथेन का उसके घटक सरल पदार्थों में थर्मल अपघटन (तापमान जैसे संकेतक का मूल्य 350 डिग्री तक पहुंच जाता है) - हाइड्रोजन एच 2 और कार्बन सी।
2. कार्बन डाइऑक्साइड CO 2 और H 2 बनाने के लिए 1000 डिग्री सेल्सियस पर कोक के माध्यम से भापयुक्त पानी प्रवाहित करना (सबसे आम तरीका)।
3. 800 डिग्री तक पहुंचने वाले तापमान पर निकल उत्प्रेरक पर मीथेन गैस का रूपांतरण।
4. हाइड्रोजन पोटेशियम या सोडियम क्लोराइड के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस से एक उप-उत्पाद है।

रासायनिक अंतःक्रिया: सामान्य प्रावधान

हाइड्रोजन के भौतिक गुण बड़े पैमाने पर एक विशेष यौगिक के साथ प्रतिक्रिया प्रक्रियाओं में इसके व्यवहार की व्याख्या करते हैं। हाइड्रोजन की संयोजकता 1 है, क्योंकि यह आवर्त सारणी में पहले समूह में स्थित है, और ऑक्सीकरण की डिग्री भिन्न होती है। हाइड्राइड्स को छोड़कर सभी यौगिकों में, डी.ओ. में हाइड्रोजन = (1+), सीएन, सीएन 2, सीएन 3 - (1-) प्रकार के अणुओं में।

सामान्यीकृत इलेक्ट्रॉन युग्म बनाकर गठित हाइड्रोजन गैस अणु में दो परमाणु होते हैं और यह ऊर्जावान रूप से काफी स्थिर होता है, यही कारण है कि सामान्य परिस्थितियों में यह कुछ हद तक निष्क्रिय होता है और सामान्य परिस्थितियों में बदलाव होने पर प्रतिक्रिया करता है। अन्य पदार्थों की संरचना में हाइड्रोजन के ऑक्सीकरण की डिग्री के आधार पर, यह ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट दोनों के रूप में कार्य कर सकता है।

वे पदार्थ जिनके साथ हाइड्रोजन क्रिया करके बनता है

जटिल पदार्थ बनाने के लिए मौलिक अंतःक्रिया (अक्सर ऊंचे तापमान पर):

1. क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातु + हाइड्रोजन = हाइड्राइड।
2. हैलोजन + एच 2 = हाइड्रोजन हैलाइड।
3. सल्फर + हाइड्रोजन = हाइड्रोजन सल्फाइड.
4. ऑक्सीजन + एच 2 = पानी.
5. कार्बन + हाइड्रोजन = मीथेन.
6. नाइट्रोजन + एच 2 = अमोनिया.

जटिल पदार्थों के साथ परस्पर क्रिया:

1. कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन से संश्लेषण गैस का उत्पादन।
2. H2 का उपयोग करके धातुओं को उनके ऑक्साइड से कम करना।
3. हाइड्रोजन के साथ असंतृप्त स्निग्ध हाइड्रोकार्बन की संतृप्ति।

हाइड्रोजन बंध

हाइड्रोजन के भौतिक गुण ऐसे हैं कि वे इसे विद्युत ऋणात्मक तत्व के साथ संयोजन में, पड़ोसी अणुओं के समान परमाणु के साथ एक विशेष प्रकार का बंधन बनाने की अनुमति देते हैं जिनमें अकेले इलेक्ट्रॉन जोड़े होते हैं (उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और फ्लोरीन)। सबसे स्पष्ट उदाहरण जिसमें इस घटना पर विचार करना बेहतर है वह पानी है। इसे हाइड्रोजन बांड के साथ सिला हुआ कहा जा सकता है, जो सहसंयोजक या आयनिक बांड की तुलना में कमजोर होते हैं, लेकिन इस तथ्य के कारण कि उनमें से कई हैं, वे पदार्थ के गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं। अनिवार्य रूप से, हाइड्रोजन बॉन्डिंग एक इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन है जो पानी के अणुओं को डिमर और पॉलिमर में बांधता है, जिससे इसका उच्च क्वथनांक उत्पन्न होता है।

खनिज यौगिकों में हाइड्रोजन

सभी में एक प्रोटॉन होता है - हाइड्रोजन जैसे परमाणु का एक धनायन। वह पदार्थ जिसके अम्लीय अवशेष की ऑक्सीकरण अवस्था (-1) से अधिक होती है, पॉलीबेसिक यौगिक कहलाता है। इसमें कई हाइड्रोजन परमाणु होते हैं, जो जलीय घोल में पृथक्करण को बहु-चरणीय बनाता है। प्रत्येक बाद के प्रोटॉन को एसिड अवशेषों से निकालना अधिक कठिन हो जाता है। माध्यम में हाइड्रोजन की मात्रात्मक सामग्री इसकी अम्लता निर्धारित करती है।

मानवीय गतिविधियों में अनुप्रयोग

पदार्थ वाले सिलेंडर, साथ ही ऑक्सीजन जैसी अन्य तरलीकृत गैसों वाले कंटेनरों की एक विशिष्ट उपस्थिति होती है। उन्हें चमकीले लाल रंग में लिखे "हाइड्रोजन" शब्द के साथ गहरे हरे रंग से रंगा गया है। लगभग 150 वायुमंडल के दबाव में गैस को एक सिलेंडर में पंप किया जाता है। हाइड्रोजन के भौतिक गुणों, विशेष रूप से एकत्रीकरण की गैसीय अवस्था की हल्कीता, का उपयोग हीलियम के साथ मिश्रित गुब्बारों, गुब्बारों आदि को भरने के लिए किया जाता है।

हाइड्रोजन, जिसके भौतिक और रासायनिक गुण लोगों ने कई साल पहले उपयोग करना सीखा था, वर्तमान में कई उद्योगों में उपयोग किया जाता है। इसका बड़ा हिस्सा अमोनिया के उत्पादन में जाता है। हाइड्रोजन (हेफ़नियम, जर्मेनियम, गैलियम, सिलिकॉन, मोलिब्डेनम, टंगस्टन, ज़िरकोनियम और अन्य) ऑक्साइड में भी भाग लेता है, एक कम करने वाले एजेंट, हाइड्रोसायनिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ-साथ कृत्रिम तरल ईंधन के रूप में प्रतिक्रिया में कार्य करता है। खाद्य उद्योग इसका उपयोग वनस्पति तेलों को ठोस वसा में परिवर्तित करने के लिए करता है।

वसा, कोयले, हाइड्रोकार्बन, तेल और ईंधन तेल के हाइड्रोजनीकरण और हाइड्रोजनीकरण की विभिन्न प्रक्रियाओं में हाइड्रोजन के रासायनिक गुण और उपयोग निर्धारित किए गए थे। इसका उपयोग ऑक्सीजन-हाइड्रोजन लौ के प्रभाव में कीमती पत्थरों, गरमागरम लैंप और फोर्ज और वेल्ड धातु उत्पादों का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।

हाइड्रोजन एक विशेष तत्व है जो मेंडेलीव की आवर्त सारणी में एक साथ दो कोशिकाओं पर कब्जा करता है। यह विपरीत गुणों वाले तत्वों के दो समूहों में स्थित है, और यह विशेषता इसे अद्वितीय बनाती है। हाइड्रोजन एक सरल पदार्थ है और कई जटिल यौगिकों का अभिन्न अंग है, यह एक ऑर्गेनोजेनिक और बायोजेनिक तत्व है। इसकी मुख्य विशेषताओं और गुणों के बारे में विस्तार से जानना उचित है।

मेंडेलीव की आवर्त सारणी में हाइड्रोजन

हाइड्रोजन की मुख्य विशेषताएं इसमें दर्शाई गई हैं:

• तत्व की क्रम संख्या 1 है (प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान है);
• परमाणु द्रव्यमान 1.00795 है;
• हाइड्रोजन में तीन समस्थानिक होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में विशेष गुण होते हैं;
• केवल एक इलेक्ट्रॉन की सामग्री के कारण, हाइड्रोजन कम करने और ऑक्सीकरण करने वाले गुणों को प्रदर्शित करने में सक्षम है, और एक इलेक्ट्रॉन दान करने के बाद, हाइड्रोजन में एक मुक्त कक्षक होता है जो दाता-स्वीकर्ता तंत्र के अनुसार रासायनिक बांड के निर्माण में भाग लेता है;
• हाइड्रोजन कम घनत्व वाला एक हल्का तत्व है;
• हाइड्रोजन एक मजबूत कम करने वाला एजेंट है, यह पहले समूह में क्षार धातुओं के समूह को मुख्य उपसमूह में खोलता है;
• जब हाइड्रोजन धातुओं और अन्य मजबूत कम करने वाले एजेंटों के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो यह उनके इलेक्ट्रॉन को स्वीकार करता है और ऑक्सीकरण एजेंट बन जाता है। ऐसे यौगिकों को हाइड्राइड्स कहा जाता है। इस विशेषता के अनुसार, हाइड्रोजन पारंपरिक रूप से हैलोजन के समूह से संबंधित है (तालिका में इसे कोष्ठक में फ्लोरीन के ऊपर दिया गया है), जिसके साथ यह समान है।

हाइड्रोजन एक साधारण पदार्थ के रूप में

हाइड्रोजन एक गैस है जिसके अणु दो से मिलकर बने होते हैं। इस पदार्थ की खोज 1766 में ब्रिटिश वैज्ञानिक हेनरी कैवेंडिश ने की थी। उन्होंने साबित किया कि हाइड्रोजन एक गैस है जो ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करने पर फट जाती है। हाइड्रोजन का अध्ययन करने के बाद, रसायनज्ञों ने पाया कि यह पदार्थ मनुष्य को ज्ञात सभी पदार्थों में सबसे हल्का है।

एक अन्य वैज्ञानिक, लैवोज़ियर ने तत्व को "हाइड्रोजेनियम" नाम दिया, जिसका लैटिन से अनुवाद "पानी को जन्म देना" है। 1781 में, हेनरी कैवेंडिश ने साबित किया कि पानी ऑक्सीजन और हाइड्रोजन का एक संयोजन है। दूसरे शब्दों में, पानी ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन की प्रतिक्रिया का उत्पाद है। हाइड्रोजन के ज्वलनशील गुण प्राचीन वैज्ञानिकों को ज्ञात थे: संबंधित रिकॉर्ड पेरासेलसस द्वारा छोड़े गए थे, जो 16 वीं शताब्दी में रहते थे।

आणविक हाइड्रोजन एक प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला गैसीय यौगिक है जो प्रकृति में आम है, जिसमें दो परमाणु होते हैं और जब इसे एक जलती हुई किरच की सतह पर लाया जाता है। एक हाइड्रोजन अणु परमाणुओं में विघटित हो सकता है जो हीलियम नाभिक में बदल जाता है, क्योंकि वे परमाणु प्रतिक्रियाओं में भाग लेने में सक्षम होते हैं। ऐसी प्रक्रियाएँ अंतरिक्ष और सूर्य पर नियमित रूप से होती रहती हैं।

हाइड्रोजन और उसके भौतिक गुण

हाइड्रोजन के निम्नलिखित भौतिक पैरामीटर हैं:

• -252.76 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है;
• -259.14 डिग्री सेल्सियस पर पिघलता है; *निर्दिष्ट तापमान सीमा के भीतर, हाइड्रोजन एक गंधहीन, रंगहीन तरल है;
• हाइड्रोजन पानी में थोड़ा घुलनशील है;
• यदि विशेष परिस्थितियाँ (कम तापमान और उच्च दबाव) प्रदान की जाएँ तो हाइड्रोजन सैद्धांतिक रूप से धात्विक अवस्था में परिवर्तित हो सकता है;
• शुद्ध हाइड्रोजन एक विस्फोटक और ज्वलनशील पदार्थ है;
• हाइड्रोजन धातुओं की मोटाई में फैलने में सक्षम है, इसलिए यह उनमें अच्छी तरह से घुल जाता है;
• हाइड्रोजन हवा से 14.5 गुना हल्का है;
• उच्च दबाव पर, ठोस हाइड्रोजन के बर्फ जैसे क्रिस्टल प्राप्त किए जा सकते हैं।

हाइड्रोजन के रासायनिक गुण

प्रयोगशाला विधियाँ:

• सक्रिय धातुओं और मध्यवर्ती गतिविधि की धातुओं के साथ तनु अम्लों की परस्पर क्रिया;
• धातु हाइड्राइड्स का हाइड्रोलिसिस;
• पानी के साथ क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं की प्रतिक्रिया।

हाइड्रोजन यौगिक:

हाइड्रोजन हैलाइड्स; अधातुओं के वाष्पशील हाइड्रोजन यौगिक; हाइड्राइड्स; हाइड्रोक्साइड्स; हाइड्रोजन हाइड्रॉक्साइड (पानी); हाइड्रोजन पेरोक्साइड; कार्बनिक यौगिक (प्रोटीन, वसा, हाइड्रोकार्बन, विटामिन, लिपिड, आवश्यक तेल, हार्मोन)। प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट के गुणों का अध्ययन करने के लिए सुरक्षित प्रयोग देखने के लिए क्लिक करें।

उत्पादित हाइड्रोजन को इकट्ठा करने के लिए, आपको टेस्ट ट्यूब को उल्टा पकड़ना होगा। हाइड्रोजन को कार्बन डाइऑक्साइड की तरह एकत्र नहीं किया जा सकता, क्योंकि यह हवा की तुलना में बहुत हल्का है। हाइड्रोजन तेजी से वाष्पित हो जाता है, और जब हवा के साथ मिश्रित होता है (या बड़े संचय में) तो यह फट जाता है। इसलिए टेस्ट ट्यूब को उल्टा करना जरूरी है. भरने के तुरंत बाद, ट्यूब को रबर स्टॉपर से बंद कर दिया जाता है।

हाइड्रोजन की शुद्धता का परीक्षण करने के लिए, आपको टेस्ट ट्यूब की गर्दन पर एक जलती हुई माचिस पकड़नी होगी। यदि एक सुस्त और शांत धमाका होता है, तो गैस साफ है और हवा में अशुद्धियाँ न्यूनतम हैं। यदि रुई जोर से बजती है और सीटी बजाती है, तो टेस्ट ट्यूब में गैस गंदी है और इसमें बड़ी मात्रा में विदेशी घटक हैं।

ध्यान! इन प्रयोगों को स्वयं दोहराने का प्रयास न करें!