hidrojen Nedir
hidrojen, Yunanca su yapan kelimesinden gelir sembolü H olan 1 atom sayılı kimyasal element. Standart sıcaklık ve basınç altında renksiz, kokusuz, metalik olmayan, tatsız, oldukça yanıcı bir biatomik gazdır H2. 1.00794 g/mollük atomik kütlesi ile en hafif elementtir. Hidrojen, evrenin kütlesinin %75′ni oluÅŸturan ve evrende en çok bulunan elementtir. Ana hatta bulunan yıldızların çoÄŸunluÄŸu plazma halinde olan hidrojenden oluÅŸur. Elementel hidrojen dünyada az bulunur. Endüstride m Etan gibi hidrokarbonlardan üretilebildiÄŸi gibi, pahalı olsa da suyun elektrolizinden de üretilebilir. hidrojenin en yaygın doÄŸal izotopu, nötronsuz protiyumdur
Sponsorlu Bağlantılar
Hidrojen pek çok elementle bileşik verebilir, suda ve pek çok organik molekülde bulunur. Suda çözünen moleküller arasındaki asit-baz tepkimlerinde önemli rol oynar. Schrödinger denkleminin analitik olarak çözülebildiği tek nötral molekül olduğu için, hidrojen atomunun enerji basamakları ve bağ özellikleri kuantum mekaniğinin gelişmesinde önemli rol oynamıştır.
Hidrojenin tarihi hidrojenin, keÅŸfi Hidrojen gazını yapay olarak ilk defa T. Von Hohenheim ayrıca Paracelsus, 1493 – 1521, olarak da bilinir tarafından güçlü asitlerle metalleri karıştırarak elde etmiÅŸtir. Bu kimyasal reaksiyon sonucu elde edilen bu yanıcı gazın yeni bir element olduÄŸunun farkına varamamıştır. 1671 yılında hidrojen Robert Boyle tarafından demir çubuk ve seyreltik asit çözeltilerinin reaksiyonu sonucu üretilerek yeniden keÅŸfedilmiÅŸtir. 1766 yılında Henry Cavendish metal asit reaksiyonuyla elde edilen, havada yanan, yandığı zaman su açığa çıkaran hidrojenin ayrı bir element olduÄŸunun farkına varmıştır. Cavendish’in hidrojenle tanışması cıva ve asitlerle yaptığı de neyler zamanında olmuÅŸtur
BaÅŸlangıçta hidrojenin cıvayı oluÅŸturan birimlerden biri olduÄŸunu, cıvanın asitle reaksiyonundan ortaya çıktığını düşünmüş, buna raÄŸmen hidrojenin pek çok önemli özelliÄŸini gerçekci ÅŸekilde tasvir edebilmiÅŸtir. 1783′te Antoine Lavoiser Laplace ile Cavendish’in bulduklarını tekrarlarken, yandığı zaman su üreten bu gaza hidrojen adını vermiÅŸtir. Hidrojenin ilk kullanım yerlerinden biri balonlar ve daha sonraları zeplinlerdir. Bu amaçlar için hidrojen metalik demir ve sülfürik asidin reaksiyona girmesiyle elde edilmiÅŸtir. Hidrojen Hindenburg adlı, havada yanarak yok olan zeplinde kullanılmıştır. Balonlarda daha sonraları oldukça patlayıcı olan hidrojenin yerine inert helyum kullanılmıştır.
Kuantum teorisinin geliÅŸmesindeki yeri 1 proton ve 1 elektrondan oluÅŸan hidrojen atomu, basit atomik yapısı, ışık emilim ve yayma spekturumu sayesinde atomik yapının geliÅŸtirilmesinde önemli rol oynamıştır. Hidrojen molekülünün ve ona karşılık gelen H2+ katyonu basit yapısı kimyasal baÄŸların doÄŸası hakkında önemli bilgiler vermiÅŸ, bunu 1920′li yıllların ortalarında hidrojen atomunun kuantum mekaniÄŸi uygulaması izlemiÅŸtir.
Evrende hidrojen NGC 604, Triangulum Galaksisi’ndeki devin ion hidrojen kısmıHidrojen evrenin kütlece %75′ini, atom sayıca %90′nı oluÅŸturur ve bu oranlarıyla evrende en çok bulunan elementtir. Bu element yıldızlarda, dev gaz gezegenlerinde büyük miktarda bulunur. Moleküler hidrojen bulutları yıldızların oluÅŸumuyla baÄŸlantılıdır. Hidrojen yıldızların proton-proton nükleer füzyon reaksiyonuyla enerji üretmesinde önemli rol oynar.
Evrende hidrojen atomik ya da plazma halinde bulunur. Plasma hali atomik halinden oldukça farklıdır. Bu halde hidrojen elektronu ve protonu bağlı değildir ve bu oldukça yüksek elektrik iletkenliği ve ışık yayılımına güneş ve diğer yıldızlar ışık yayar sahiptir. Yüklü partiküller elektrik ve manyetik alanlarda oldukça etkilenirler. Mesala, güneş rüzgarında dünyanın magnetospheri ile etkileşerek Birkeland akımları ve auroraya yol açarlar. uzayda hidrojen nötral atomik halde bulunur.
normal şartlar altında hidrojen biatomik gaz H2 halinde bulunur. Hafifliği nedeniyle diğer daha ağır gazlara göre yerçekimi kuvvetinden kolayca kurtulur. Bu nedenle dünya atmosferinde hidrojen gazı oranı oldukça düşüktür hacimce 1 ppm. Hidrojen atomu ve H2 molekülü uzayda bolca bulunduğu halde dünya da bunların üretimi ve saflaştırılması oldukça güçtür. Bütün bunlara rağmen hidrojen dünyada en çok bulunan üçüncü elementtir. yeryüzündeki hidrojen su, hidrokarbonlar gibi kimyasal bileşiklerin içinde bulunur. Hidrojen gazı bazı bakteri ve algae tarafından üretilir. Günümüzde met Han gazı önemi artan bir hidrojen kaynağıdır.
Hidrojen Atomu izotopları Protiyum, hidrojenin en yaygın izotopuHidrojenin doÄŸada üç izotopu vardır. Bunlar 1H, 2H, and 3H. Oldukça kararsız diÄŸer izotoplar 4H – 7H laboratuar koÅŸullarında sentezlenmiÅŸtir.
1H %99.98 ile hidrojenin doÄŸada en çok bulunan izotopudur. Bu izotop çekirdeÄŸinde yanlızca bir proton içerdiÄŸinden protium denilmiÅŸtir 2H `hidrojenin diÄŸer kararlı izotopudur. Döteryum olarak da bilinir. ÇekirdeÄŸinde 1 proton ve 1 nötron içerir. Deuterium yeryüzündeki hidrojenin %0.0184′nü oluÅŸturur. Radyoaktif deÄŸildir ve belirgin bir kirliliÄŸe yol açmaz. Suyun içinde hidrojen yerine deuterium bakımından zenginleÅŸtirilmiÅŸ suya ağır su denir. Deuterium ve bileÅŸikleri kimyasal reaksiyonlarda radyoaktif olmayan etiketlemelerde ve 1H-NMR da çözücü olarak kullanılır. Ağır su nükleer reaktörlerde nötron kontrolü ve soÄŸutucu olarak kullanılır. Deuterium ayrıca ticari çekirdek füzyonda olası yakıttır.
3H ayrıca tritium olarak da bilinir. Çekirdeğinde 2 nötron ve 1 proton içerir. Radyoaktiftir ve 12.32 yıl yarı hayatıyla beta bozunmasıyla Helyum-3 e dönüşür. Az miktarda trityum cosmik ışınların atmosferik gazlarla etkileşmesi sonucu ortaya çıkar. Ayrıca nükleer s ilah testlerinde de havaya salınır. Tritium kimya da ve biolojide radyoetiketleme deneylerinde kullanılır Hidrojen, izotoplarının değişik isimleri olan tek elementtir
Uygulamaları Hidrojen zehirsiz ve havadan 14,4 kez daha hafif bir gazdır. GüneÅŸ ve diÄŸer yıldızların termonükleer tepkimeyle vermiÅŸ olduÄŸu ısının yakıtı hidrojen olup, evrenin temel enerji kaynağıdır. -252,77 °C’ta sıvı hale getirilebilir. Sıvı hidrojenin hacmi gaz halindeki hacminin sadece 1/700′ü kadardır. Hidrojen bilinen tüm yakıtlar içerisinde birim kütle başına en yüksek enerji içeriÄŸine sahiptir Ãœst ısıl deÄŸeri 140,9 MJ/kg, alt ısıl deÄŸeri 120,7 MJ/kg. 1 kg hidrojen, 2,1 kg doÄŸalgaz veya 2,8 kg petrolün sahip olduÄŸu enerjiye sahiptir
petrol yakıtlarına göre ortalama 1,33 kat daha verimli bir yakıttır. Buna karşın, enerji olarak kullanılabilmesi için doğadaki bileşiklerden ayrıştırılması gerekir. Üretilmesi de göz önünde bulundurulduğunda petrol gibi hazır yakıtlar kadar kârlı değildir. Ancak hidrojenin diğer yakıtlardan önemli bir farkı, güneş veya rüzgar enerjisinin yardımıyla sudan üretilebilmesi ve kullanıldığında tekrar suya dönüşebilmesidir. Bu özellik hidrojenin herkesin üretimine ve kullanımına açık bir yakıt olmasını sağlar.
Hidrojen doğada serbest halde bulunmaz, bileşikler halinde bulunur. En çok bilinen bileşiği ise sudur. ısı ve patlama enerjisi gerektiren her alanda kullanımı temiz ve kolay olan hidrojenin yakıt olarak kullanıldığı enerji sistemlerinde, atmosfere atılan ürün sadece su ve/veya su buhar ı olur. Bunun dışında çevreyi kirleten hiçbir gaz ve zararlı kimyasal madde karbonmonoksit veya karbondioksit gibi üretimi olmaz
