Hidrojen nedir, nerelerde kullanılır?

Hidrojen nedir, nerelerde kullanılır?

hidrojen

en basit kimyasal element. Renksiz, kokusuz, tatsız ve yanıcı bir gazdır.
Sembol: H
Atom numarası: 1
Atom ağırlığı: 1.00794 g/mol
Oda koşullarında (25°C 298 K)
Bilinen renksiz en hafif gaz
A-metal
s-blok elementi

Hidrojen atomu, birim artı elektrik yüklü bir proton içeren bir çekirdek ile bu çekirdeğin çevresinde dolanan birim eksi elektrik yüklü bir elektrondan oluşur. Hidrojen atomları tepkindir ve çiftler halinde birleşerek hidrojen moleküllerini (H2) oluştururlar. Bolluk bakımından Yer’de bulunan elementler arasında dokuzuncu sırayı alır ve Yer kütlesinin yaklaşık yüzde 0,9’u hidrojendir. Evrende en bol miktarda bulunan elementtir ve tüm madde kütlesinin yaklaşık yüzde 75’ini oluşturur. Hidrojen, karbonla ve öteki elementlerle yaptığı bileşikler halinde bütün hayvansal ve bitkisel maddelerde, ayrıca kömürde ve petrolde bulunur; su kütlesinin de yaklaşık yüzde ll’i hidrojendir.

Hidrojeni ilk olarak 16. yüzyılda İsviçreli simyacı Paracelsus, asitlerin bazı metaller üzerindeki etkisini araştırırken elde etti. 1766’da İngiliz kimyacı Henry Cavendish ise hidrojenin öbür yanıcı gazlardan ayrı bir gaz olduğunu belirledi ve belirli miktarlardaki asitleri ve metalleri tepkimeye sokarak oluşan hidrojenin miktarını ve yoğunluğunu ölçtü. Hidrojenin yanmasıyla su oluşumu 1776’da gözlendi. Hidrojen adı 1781’de Fransız kimyacı Antoine-Laurent Lavoisier tarafından önerildi.

1783’te balonlarda hidrojen gazı kullanımı başlatıldı; bu uygulama II. Dünya Savaşı’na değin sürdürüldü, ama bu arada hava gemilerinde daha çok, hidrojenin tersine yanıcı olmayan helyum gazından yararlanıldı. Hidrojen en çok, bireşim yoluyla amonyak ve metanol üretiminde, petrol ürünü yakıtlarda kükürt giderilmesi işlemlerinde ve bazı rafineri yan ürünlerinden uçucu, kararlı ürünler elde edilmesinde tüketilir.

Aynca, organik bileşiklerin hidrojenlenmesiyle çeşitli sanayi ürünlerinin ve çözücülerin üretiminde, örneğin benzenden sikloheksan elde etmede, hayvansal ve bitkisel yağlardan kahvaltılık ve yemeklik yağlar gibi gıda ürünlerinin hazırlanmasında kullanılır. Hidrojen, klor ve brom ile tepkiyerek hidrojen klorür ve hidrojen bromür oluşturur. Özellikle tungsten ve molibden gibi bazı metaller, oksitlerinin ya da tuzlarının hidrojenle işlenmesi yoluyla elde edilir.

Hidrojenin oksijenle yanması sonucunda yaklaşık 2.600°C’lik bir sıcaklık ortaya çıkar; hidrojen moleküllerinin bir elektrik arkı ya da akkor bir tungsten teli yardımıyla ayrıştırılması sonucunda oluşan hidrojen atomlarının yeniden birleşmesiyle de 3.400°C’nin üzerinde sıcaklıklar elde edilebilir.

Az miktarlarda hidrojen elde etmek için çoğunlukla çinkonun sülfürik asitle işlenmesi yönteminden yararlanılır. Sanayi çapındaki üretimde ise, metan gibi bazı hidrokarbonların üzerinden su buhan ya da oksijen geçirilmesi tekniği uygulanır. Hidrojen aynca, çeşitli mayalama ve petrol arıtma işlemlerinde ve elektroliz yoluyla sudkostik ve klor üretiminde yan ürün olarak elde edilir. Hidrojen kimyasal açıdan periyodik tablodaki I. ve VII. grup elementlerine benzer. Metallerle oluşturduğu bileşiklerinde hidrojen atomu ikinci bir elektron alarak eksi yüklü hidrür iyonu (H"), ametallerle yaptığı bileşiklerinde ise elektronunu paylaşarak metan, amonyak, su ve hidrojen klorür gibi ortaklaşım bağıyla bağlanmış moleküller oluşturur. Bazı durumlarda or- taklaşım bağı kolayca kırılır ve böylece ortaya hidrojen iyonu (H+) ile başlangıçtaki molekülün geri kalan bölümünden eksi yüklü bir iyon ortaya çıkar. Özellikle sulu çözeltilerdeki çoğu asidin özellikleri, hidrojen iyonunun varhğından kaynaklanır. Başlıca hidrojen bileşiklerine ilişkin ek bilgi için bak. alkoller; amonyak; hidrokarbonlar; hidrür.

Hidrojen, flüor ile son derece düşük sıcaklıklarda bile şiddetle tepkimeye girerken öbür elementlerin çoğuyla ısı yardımıyla ya da bir katalizör eşliğinde tepkimeye girer.

Hidrojen doğada üç kararlı izotopunun birleşimi halinde bulunur.

1. hidrojen-1 (protyum) yüzde 99,985
2. hidrojen-2 (döteryum) yüzde 0,015 oranında,
3. hidrojen-3 (trityum) ise eser miktarda bulunur. Trityum yapay olarak da üretilebilir, radyoaktiftir ve yan ömrü 12,26 yıldır.

hidrojen üretimi
Fabrikada


Kullanım Alanları
Hidrojen, sanayi gazlarının en önemlisidir. Serbest durumda balonların şişirilmesinde uzun süre kullanıldı. Ancak tutuşması yüzünden pek çok kazaya yol açtı (Akron, Hindenburg vb.); bundan dolayı yerini, hafifçe ağır olmasına karşın özellikle tutuşmaması nedeniyle helyuma bıraktı. Hidrojen ayrıca, pek çok kimyasal işlemde hammadde olarak kullanılır.

Sanayisel olarak üretilen hidrojen, temel olarak aşağıdaki katalitik hidrojenleme tepkimelerinde tüketilir:
—Haber yöntemiyle amonyak (NH4) bireşimi;
—metanol (CH3OH) bireşimi;
—bitkisel yağlan doyurma;
—alkenleri "okso” yöntemiyle aldehit ve alkollere hidroformilleme;
—petrokimyada hidrojenle işleme.

Sıvı hidrojen, genellikle uzay araçlarının fırlatıcılarını itmede yakıt olarak kullanılır. Bu durumda çoğu kez, sıvı oksijen gibi bir yakıtla tepkimeye sokularak aracın olağanüstü bir hıza (4 500 m/sn'nin üzerinde) erişmesini sağlar. Nükleer ya da güneş kökenli elektrikle suyun elektrolizi sonunda üretilen hidrojen, verimin artırılması ve fiyatların düşürülmesi durumunda geleceğin önemli bir enerji kaynağı olabilir.

DEVAMI Elementler - Hidrojen