بحث عن غاز الهيدروجين

بحث عن غاز الهيدروجين

تعريف غاز الهيدروجين

يُعرف غاز الهيدروجين (بالإنجليزية: Hydrogen) بأنّه مادة غازية لا طعم لها ولا لون ولا رائحة، كما أنّها غير قابلة للاشتعال، ويتكون هذا الغاز من ذرات الهيدروجين التي يحتوي كلّ منها على إلكترون سالب واحد مرتبط بنواة الذرة التي تحتوي على بروتون موجب واحد.[١]

تتواجد ذرات الهيدروجين في الظروف الاعتيادية على صورة جزيئات ثنائية (H2)، ويعود أصل كلمة هيدروجين إلى اللغة اليونانية، والمعنى الحرفي لها هو (صانع الماء)، وذلك بسبب معرفتهم بإمكانية احتراق الهيدروجين بغاز الأكسجين مكوّنًا الماء.[١]

يعدّ الهيدروجين أحد أكثر الغازات وفرةً في الطبيعة، إذ يُشكّل نحو 75% من كتلة الكون، ويمكن الحصول على الهيدروجين صناعيًا من خلال الموارد المتجدّدة أو غير المتجددة، وذلك لاستخدامه في التطبيقات المختلفة، ومن أبرز الأمثلة على هذه الموارد ما يأتي:[٢]

  • الغاز الطبيعي.
  • الغاز الحيوي.
  • الطاقة النووية.
  • الطاقة الشمسية.
  • طاقة الرياح.

اكتشاف غاز الهيدروجين

يُنسب اكتشاف الهيدروجين إلى العالم الفيزيائي هنري كافندش ذي الأصول الإنجليزية، وذلك عام 1766م، إلّا أن عددًا من العلماء كانوا يُنتجون الهيدروجين ويستخدمونه دون معرفتهم به كعنصر، ومن ذلك قيام روبرت بويل بإنتاجه أثناء عمله على تجارب الحديد والأحماض عام 1671م.[٣]

رسم هنري كافنديش مخطّطًا تفصيليًا لنواة ذرّة الهيدروجين بعد اكتشافه لها،[٣] لكنّه لم يُطلق عليه الاسم آنذاك، وبقي الأمر كذلك حتى قام العالم الكيميائي أنطوان لافوزييه ذي الأصول الفرنسية بإعطائه اسم هيدروجين المُستخدم حتى وقتنا الحاضر، ثمّ لحق ذلك عددًا من الاكتشافات لنظائر الهيدروجين، وهي:[٤]

  • الديوتيريوم المستقر

اكتُشف عام 1932م.

  • التريتيوم غير المستقر

اكتُشف عام 1934م.

خصائص غاز الهيدروجين

يمتلك غاز الهيدروجين، كجزيء وكذرّة، عددًا من الخصائص الفيزيائية والكيميائية المحدّدة، والتي يمكن تلخيصها من خلال الجدول أدناه:

العدد الذري
1
العدد الكتلي (الكتلة الذرية).[١]
1.008
القابلية للاشتعال.[٥]
مرتفعة/ قابل للاحتراق في الهواء
درجة حرارة الاحتراق التلقائي الذاتي.[٥]
500 درجة مئوية
اللهب المنبعث أثناء الاحتراق.[٥]
ضوء فوق بنفسجي/ لا يمكن رؤيته بالعين المجرّدة
الكثافة بالنسبة للماء.[٥]
أقل/ يطفو على الماء
قابلية التفاعل مع العناصر المؤكسدة.[٥]
مرتفعة
نوع الأيون المتكوّن عند التفاعل.[٥]
أيون موجب غالبًا مع إمكانية تكوّن أيون موجب
طول الرابطة.[١]
0.7416 أنغستروم
طاقة التفكك (عند درجة حرارة 25 مئوية).[١]
104.91 كيلو كالوري/ مول
طاقة التأين.[١]
15.427 إلكترون فولت
الكثافة في الحالة الصلبة.[١]
0.08671 غم/ سم3
درجة الانصهار.[١]
-259.2 درجة مئوية
درجة الغليان.[١]
-252.77 درجة مئوية
حرارة الانصهار.[١]
28 كالوري/ مول
درجة التبخر.[١]
216 كالوري/ مول
درجة الحرارة الحرجة[١]
-240 درجة مئوية
الضغط.[١]
13 أتموسفير
الكثافة.[١]
0.031 غم/ سم3
درجة حرارة الاحتراق في الماء.[١]
-57.796 كيلو كالوري/ مول
تصنيف العنصر.[٣]
لافلزّي
رقم دورة العنصر في الجدول الدوري.[٣]
1
رقم مجموعة العنصر في الجدول الدوري.[٣]
1

استخدامات غاز الهيدروجين

يُستخدم غاز الهيدروجين في العديد من التطبيقات، ومن ذلك ما يأتي:[٦]

  • يمكن استخدام الهيدروجين كبديل نظيف للوقود غير المتجدّد دون الخوف من أي انبعاثات ضارة؛ فالهيدروجين ينتج من الماء ويتحوّل إلى الماء بعد احتراقه.
  • يمكن استخدامه في وسائل النقل المختلفة، كالسيارات والحافلات.
  • يُستخدم غاز الهيدروجين في عملية تكرير النفط للتخلّص من الكبريت الموجود في الوقود.
  • يعدّ الهيدروجين أساسًا في عملية هدرجة الزيوت لإنتاج الدهون، ومن الأمثلة على ذلك استخدامه في صناعة السمن.
  • يُستفاد من الهيدروجين أثناء عمليات تصنيع الزجاج لضمان صناعة ألواح ذات أوجه مسطّحة ومستوية، فيستخدم كعازل، أو منطقة فاصلة فارغة أثناء التصنيع.
  • يُستخدم غاز الهيدروجين أثناء تصنيع رقائق السيلكون للأجهزة الإلكترونية.
  • يُستخدم غاز الهيدروجين في التطبيقات البدائية التي تتطلّب وجود غاز خفيف؛ مثل نفخ البالونات.
  • يدخل غاز الهيدروجين في قطاع الصناعة من خلال استخدامه في تصنيع الأمونيا المهمّة في إنتاج الأسمدة الزراعية، والبلاستيك، بالإضافة إلى بعض أنواع الأدوية،[٦] كما يمكن استخدام الأمونيا المُصنّعة في عمليات التبريد منخفضة التكلفة والانبعاثات الملوّثة.[٧]
  • يمكن استخدام الطاقة الناتجة عن غاز الهيدروجين في عمليات توزيع الطاقة الحرارية والقوى، كما يمكن الاعتماد عليه في تخزين الطاقة المتجدّدة كشكل من أشكال الطاقة الاحتياطية.[٨]
  • يستخدم الهيدروجين في التطبيقات الفضائية.[٩]
  • يمكن استخدام غاز الهيدروجين لأغراض لحام المعادن وتليينها بوجود درجات حرارة مرتفعة.[٩]
  • يستخدم الهيدروجين في صناعة الميثانول.[٧]

المراجع

  1. ^ أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س ش ص ض "Hydrogen", Britannica, Retrieved 01/11/2021. Edited.
  2. "What is hydrogen?", National Grid, Retrieved 01/11/2021. Edited.
  3. ^ أ ب ت ث ج "Hydrogen", PubChem, Retrieved 01/11/2021. Edited.
  4. Agata Blaszczak-Boxe (24/1/2015), "Facts About Hydrogen", Live science, Retrieved 01/11/2021. Edited.
  5. ^ أ ب ت ث ج ح "Properties of Hydrogen", Lumen, Retrieved 04/11/2021. Edited.
  6. ^ أ ب "Hydrogen", RSC, Retrieved 01/11/2021. Edited.
  7. ^ أ ب "HYDROGEN INDUSTRY APPLICATIONS: PAST, PRESENT, AND FUTURE.", WHA, Retrieved 04/11/2021. Edited.
  8. "Hydrogen: A Clean, Flexible Energy Carrier", Energy, Retrieved 01/11/2021. Edited.
  9. ^ أ ب "HYDROGEN APPLICATIONS", H2, Retrieved 04/11/2021. Edited.
477 مشاهدة
للأعلى للأسفل