عناصر الجدول الدوري الحديث " الهيدروجين Hydrogen "

[omar]

...

الهيدروجين Hydrogen

العدد الذري : 1

الكتلة الذرية : 1.00794

درجة الانصهار : -259,14°م

درجة الغليان : -252,76°م

عدد الأكسدة : +1, -1

الكثافة : 0,08988 جم/لتر

السالبية الكهربية : 2,20

نصف القطر الذري : 37,5 pm

التوزيع الالكتروني : 1s1

النظائر : 99,985% Protium

0,015% Deuterium

وجوده وتاريخه

يحتوي العنصر الأول في الجدول الدوري على بروتون واحد في نواته والكترون واحد خارج النواة يتحرك في مجالٍ كروي الشكل من نوع S ونظراً لأن المجال S يسع الكترونين فإن ذرات الهيدروجين يمكنها أن تكون في حالة أدنى من الطاقة عن طريق التزاوج وتكوين جزيئات الهيدروجين H2 والتي توجد في حالة غازية في الظروف الطبيعية ، كما أنها يمكن أن تتفاعل مع عدد كبير من العناصر الأخرى مكونّةً مجموعة كبيرة من المركبات الهيدروجينية .

تم اكتشاف غاز الهيدروجين في عام 1766 للميلاد من قبل الفيزيائي Henry Cavendish .

يظهر أنّ الهيدروجين هو العنصر الأكثر وفرةً في الكون ، ويدّل تحليل الضوء المنبعث من النجوم أنّ الهيدروجين هو الغالب في معظم النجوم فهو يشكّل مثلاً أكثر من 90% من كتلة الشمس ويعتقد أن التفاعل الممثّل في المعادلة التالية يحدث بصفةٍ مستمرةٍ في الشمس :

s 4H -------> He + 2e+ + E

أما على سطح الأرض فهو أقل وفرةً بكثير ولعل السبب في ذلك ضعف الجاذبية الأرضية التي لا تمكنّها من الاحتفاظ بهذا الغاز الخفيف ورغم هذا فبالامكان العثور على غاز الهيدروجين في صورته الغازية في الغازات البركانية وفي طبقات الجو العليا للهواء وبكميات ضئيلة .

أمّا الهيدروجين المتّحد فهو أكثر توفراً فالماء على سبيل المثال يحوي على ما يقارب 11.2 % من وزنه هيدروجين كما يوجد أيضاً متحداً مع الكربون في المركبات العضوية والتي تشكّل الجزء الرئيس للكائنات الحية والفحم الحجري والنفط .

تحضيره

كما هو معلوم فإنّه عند تحضير وانتاج مادة ما للأغراض التجارية فإن الاعتبار الأول في العادة هو الحصول على أكبر كمية ممكنة وبأقل التكاليف أمّا إذا كان الغرض هو الاستعمال المخبري فإن الإعتبار في هذه الحالة يكون لنقاوة العينة وملائمتها للعمل وبالنسبة للهيدروجين التجاري فإن المصادر الأولية له هما الماء والهيدروكربونات فيمكن تحضيره بكميات لا بأس بها وبتكاليف منخفضة نسبياً بإمرار بخار الماء فوق الكربون الساخن .

C (s) + H2O (g) -----> CO + H2

يعرف الخليط الناتج ( غاز أول أكسيد الكربون وغاز الهيديوجين ) باسم غاز الماء أو غاز التصنيع ويستخدم في الصناعة بشكلٍ واسع كوقود كما أنه يستخدم في تحضير الغول الميثيلي ( الميثانول ) .

وبالإمكان استخدام غاز الميثان كبديل للكربون في هذا التفاعل لنحصل على نفس الخليط الناتج كما يتضح من المعادلة التالية :

CH4 + H2O (g) -----> CO + 3H2

ويمكن الحصول على غاز هيدروجين أنقى وبتكاليف منخفضة نسبياً أيضاً بإمرار بخار الماء فوق حديد ساخن كما يلي :

x 3Fe(s) + 4H2O (g) -----> FeO4(s) + 4H2 (g) s

أما الهيدروجين الأنقى ( 99.9% ) فيمكن الحصول عليه بعملية التحليل الكهربي للماء ولكنها عملية مكلفّة للغاية .

x 2 H2O --> 2 H2 + O2

عند المصعد تفاعل أكسدة

x 2 H2O --> 4 H+ + O2 + 4 e


عند المهبط تفاعل اختزال

x 4 H+ + 4 e- --> 2 H2

كما يمكن الحصول على غاز الهيدروجين كمنتج جانبي في صناعة وتحضير غاز الكلور من التحليل الكهربي لمحلول كلوريد الصوديوم المائي ، وأيضاً في معامل تكرير البترول أثناء عمليات التكسير الحراري التي تتم لغرض تحسين مواصفات منتج الجازولين .

أما في المختبر فيحضرغاز الهيدروجين النقي بإضافة فلز الخارصين إلى الأحماض مثل حمض الكلور أو حمض الكبريتيك حيث يختزل الخارصين الهيدروجين ويطرده على شكل غاز هيدروجين .

Zn (s) + 2 H+ (aq) -----> Zn++ + H2

تفاعلات الهيدروجين

يتفاعل غاز الهيدروجين مع غاز الأكسجين ليطلق كميات كبيرة من الحرارة ، ويمكن أن يكوّن خليط من هذين الغازين مواداً متفجرة خاصة إذا كانت نسبة غاز H2 إلى O2 تساوي 1 : 2 .

s 2H2 + O2 -----> 2 H2O -572kJ/mol

وهذا مقطع كويك تايم يوضح شدة التفاعل :

http://jchemed.chem.wisc.edu/JCESoft/Programs/PTL/Sample/Elements/H/Movies/H_Air.mov

كما يتفاعل غاز الهيدروجين مع الهالوجينات بعنف مكوناً هاليدات الهيدروجين فيتفاعل مع غاز الكلور مكوناً غاز كلوريد الهيدروجين .

H2 + Cl2 -----> 2 HCl -184kJ/mol

ويتفاعل مباشرةً مع غاز النيتروجين مكوناً غاز النشادر في تفاعل شهير يعرف باسم تفاعل هابر - بوش .

s 2 NH3 N2 + 3 H2 +92 kJ/mol

ويتفاعل غاز الهيدروجين مع الكبريت مكوناً كبريتيد الهيدروجين .

S + H2 -----> H2S -21 kJ/mol

ويمكن لغاز الهيدروجين أن يحرّر بعض الفلزات من أكاسيدها فهو يختزل النحاس في أكسيد النحاس ليتكون فلز النحاس والماء .

CuO + H2 -----> Cu + H2O -129 kJ/mol

خواصه واستعمالاته

الهيدروجين عند درجة حرارة الغرفة عبارة عن غاز عديم اللون ، عديم الرائحة ، عديم الطعم . وهو غاز ثنائي الذرة يتكون من جزيئات غير قطبية تتألف من ذرتين ترتبطان برابطة تساهمية وتبلغ طاقة الرابطة 431 كيلو جول ، وغاز الهيدروجين هو الأخف من بين الغازات لذلك يوجد في طبقات الجو العليا واستخدم قديماً في رفع المناطيد الهوائية كم يستخدمه إلى اليوم العاماين بالأرصاد الجوية بإرسال بالونات مملوءة بغاز الهيدروجين لاستكشاف حالة الطقس .

كما يمكن استعمال غاز الهيدروجين في عمليات اللحام وقطع المعادن ، وفي عمليات الهدرجة المختلفة كهدرجة الزيوت وكمصدر للطاقة كاستخدامه في خلايا الوقود وهناك اتجاه حديث الآن يتمثّل في استخدام غاز الهيدروجين كوقود بديل للمشتقات النفطية .

[دانه]

مرحبا استاذ عمر ..
ومشكور على هذا الدعم الجبار لمنتدى العناصر ..
وبالنيابة عن كل عناصر الجدول الدوري نوجه الشكر الجزيل لك
.. جدا الموضوع رائع .. ومفيد وخاصة الصور معبرة
جداا .. وخاصة الاخيرة فهي رائعة ..
جعلها الله في موازين حسناتك ..

تحياتي ...

اختكم ... دااانه ..

[بدور]

عمل ضخم وجبار..


مشكرور أستاذ عمر..





والعقبى للعناصر التالية.. :

[Ultraviolet]

مــــراحـــب ....

أستاذنا الفاضل .... عمر ...

وفكرة رائعـــة جداً ....

عناصر الجدول الدوري ....

ومشكووور .....

أستاذنا ....


على هذه المعلومـــات القيمة والمفيدة جداً عن أول عناصر الجدول

الدوري " الهيدروجين " .....

ولا ننسى إضافاتك الرائعة بالصور التوضيحية ....


تحياتي

[الأستاذ زرنيخ]

مشكوووووووووور أستاذنا الفاضل ( عمر )


جزاك الله 1000 خير وإلى المــــــــــــــــــزيد ..,,,





:D :D :D

[*_^]

جزااك الله الف خير

[elkawasy]

بارك الله فيك وجزاك الله خير

[chemist_hamada]

اهلا استاذ عمر

انا كمائي

جديد معاكم في المنتدي

واحب اشكرك علي المعلومات القيمة لهذا العنصرالهام جدا

[ريووف]

يعطيك ألف عافية معلومات رائعة وبحث متكامل عن الهيدروجين

[majedyhya]

معلومات
رائعة وبحث ممتاز عن الهيدروجين
فقط ارجو المساعدة عن تكوين فكرة في كيفية تحول هذا العنصر الى
الديتوريوم2h
التريتوريوم-----------3h

ولك حسن الجزاء اخي عمر

[انجستروم]

شكرا لك على الموضوع الرائع

[majedyhya]

شكرجزيل للأستاذ عمر
ارجو التوسع اكثر بخصوص الهيدروجين الثقيل

[فوزى عبدالمنعم]

تسلم يمناك يا أستاذ عمر

[كيميائي -1]

يعطيك العافية

استاذ عمر على هذا المجهود الجميل والجبار

الله لايحلامنا من مواضيعك

وقلمك

الف شكر لك لدعمنا بهذا الموضوع

بلتوفيق...

[دنياي حلوه]

استاذ عمر
جزاك الله كل خير
على الشرح والتعريف الوفي
ننتظر جديدك