हाइड्रोजन क्या है। हाइड्रोजन के विभिन्न रूप

हाइड्रोजन के रासायनिक गुण

सामान्य परिस्थितियों में, आणविक हाइड्रोजन अपेक्षाकृत निष्क्रिय होता है, केवल सबसे सक्रिय अधातु (फ्लोरीन के साथ, और प्रकाश में भी क्लोरीन के साथ) के साथ संयोजन करता है। हालांकि, गर्म होने पर यह कई तत्वों के साथ प्रतिक्रिया करता है।

हाइड्रोजन सरल और के साथ प्रतिक्रिया करता है जटिल पदार्थ:

- धातुओं के साथ हाइड्रोजन की सहभागिता जटिल पदार्थों के निर्माण की ओर जाता है - हाइड्राइड्स, रासायनिक सूत्रों में जिनमें धातु परमाणु हमेशा पहले आता है:

उच्च तापमान पर, हाइड्रोजन सीधे प्रतिक्रिया करता है कुछ धातुओं के साथ(क्षारीय, क्षारीय पृथ्वी और अन्य), सफेद बनाने क्रिस्टलीय पदार्थ- धातु हाइड्राइड्स (Li H, Na H, KH, CaH 2, आदि):

एच 2 + 2ली = 2लीह

इसी क्षार और हाइड्रोजन के गठन के साथ धातु हाइड्राइड्स पानी से आसानी से विघटित हो जाते हैं:

एसए एच 2 + 2 एच 2 ओ \u003d सीए (ओएच) 2 + 2 एच 2

- जब हाइड्रोजन अधातुओं से क्रिया करता है वाष्पशील हाइड्रोजन यौगिक बनते हैं। वाष्पशील हाइड्रोजन यौगिक के रासायनिक सूत्र में, हाइड्रोजन परमाणु या तो पहले या दूसरे स्थान पर हो सकता है, जो पीएससीई में स्थान पर निर्भर करता है (स्लाइड में प्लेट देखें):

1). ऑक्सीजन के साथहाइड्रोजन जल बनाता है:

वीडियो "हाइड्रोजन का दहन"

2 एच 2 + ओ 2 \u003d 2 एच 2 ओ + क्यू

साधारण तापमान पर, प्रतिक्रिया बहुत धीमी गति से आगे बढ़ती है, 550 ° C से ऊपर - एक विस्फोट के साथ (एच 2 के 2 वॉल्यूम और ओ 2 के 1 वॉल्यूम का मिश्रण कहा जाता है विस्फोटक गैस) .

वीडियो "विस्फोटक गैस का विस्फोट"

वीडियो "विस्फोटक मिश्रण की तैयारी और विस्फोट"

2). हलोजन के साथउदाहरण के लिए हाइड्रोजन, हाइड्रोजन हैलाइड बनाता है:

एच 2 + सीएल 2 \u003d 2एचसीएल

हाइड्रोजन फ्लोरीन के साथ (अंधेरे में और -252 डिग्री सेल्सियस पर भी) फट जाता है, क्लोरीन और ब्रोमीन के साथ केवल प्रदीप्त या गर्म होने पर, और आयोडीन के साथ केवल गर्म होने पर ही प्रतिक्रिया करता है।

3). नाइट्रोजन के साथहाइड्रोजन अमोनिया के गठन के साथ प्रतिक्रिया करता है:

ZN 2 + N 2 \u003d 2NH 3

केवल एक उत्प्रेरक पर और ऊंचे तापमान और दबावों पर।

4). गर्म होने पर हाइड्रोजन तेजी से प्रतिक्रिया करता है सल्फर के साथ:

एच 2 + एस \u003d एच 2 एस (हाइड्रोजन सल्फाइड),

सेलेनियम और टेल्यूरियम के साथ और अधिक कठिन।

5). शुद्ध कार्बन के साथहाइड्रोजन उत्प्रेरक के बिना केवल उच्च तापमान पर प्रतिक्रिया कर सकता है:

2एच 2 + सी (अनाकार) = सीएच 4 (मीथेन)

- हाइड्रोजन धातु आक्साइड के साथ एक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया में प्रवेश करती है , जबकि उत्पादों में पानी बनता है और धातु कम हो जाती है। हाइड्रोजन - एक कम करने वाले एजेंट के गुण प्रदर्शित करता है:

हाइड्रोजन का प्रयोग किया जाता है कई धातुओं की वसूली के लिए, क्योंकि यह उनके आक्साइड से ऑक्सीजन दूर ले जाता है:

Fe 3 O 4 + 4H 2 \u003d 3Fe + 4H 2 O, आदि।

हाइड्रोजन का अनुप्रयोग

वीडियो "हाइड्रोजन का उपयोग"

वर्तमान में भारी मात्रा में हाइड्रोजन का उत्पादन होता है। इसका एक बहुत बड़ा हिस्सा अमोनिया के संश्लेषण, वसा के हाइड्रोजनीकरण और कोयले, तेल और हाइड्रोकार्बन के हाइड्रोजनीकरण में उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, हाइड्रोजन का उपयोग संश्लेषण के लिए किया जाता है हाइड्रोक्लोरिक एसिड की, मिथाइल अल्कोहल, हाइड्रोसायनिक एसिड, वेल्डिंग और फोर्जिंग धातुओं के साथ-साथ गरमागरम लैंप और कीमती पत्थरों के निर्माण में। 150 एटीएम से अधिक दबाव में सिलेंडरों में हाइड्रोजन की बिक्री होती है। उन्हें गहरे हरे रंग में रंगा गया है और लाल शिलालेख "हाइड्रोजन" के साथ आपूर्ति की जाती है।

हाइड्रोजन का उपयोग तरल वसा को ठोस वसा (हाइड्रोजनीकरण) में बदलने के लिए किया जाता है, हाइड्रोजनीकरण कोयला और ईंधन तेल द्वारा तरल ईंधन का उत्पादन करने के लिए। धातु विज्ञान में, धातु और गैर-धातु (जर्मेनियम, सिलिकॉन, गैलियम, जिरकोनियम, हेफ़नियम, मोलिब्डेनम, टंगस्टन, आदि) का उत्पादन करने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग ऑक्साइड या क्लोराइड को कम करने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है।

हाइड्रोजन का व्यावहारिक अनुप्रयोग विविध है: यह आमतौर पर गुब्बारों से भरा होता है, रासायनिक उद्योग में यह बहुत से बहुत से उत्पादन के लिए कच्चे माल के रूप में कार्य करता है। महत्वपूर्ण उत्पाद(अमोनिया, आदि), भोजन में - के उत्पादन के लिए वनस्पति तेलठोस वसा, आदि। उच्च तापमान (2600 डिग्री सेल्सियस तक) ऑक्सीजन में हाइड्रोजन के दहन के परिणामस्वरूप दुर्दम्य धातुओं, क्वार्ट्ज, आदि को पिघलाने के लिए उपयोग किया जाता है। तरल हाइड्रोजन सबसे कुशल जेट ईंधन में से एक है। हाइड्रोजन की वार्षिक विश्व खपत 1 मिलियन टन से अधिक है।

सिमुलेटर

नंबर 2। हाइड्रोजन

सुदृढीकरण के लिए कार्य

टास्क नंबर 1
निम्नलिखित पदार्थों के साथ हाइड्रोजन की परस्पर क्रिया की प्रतिक्रियाओं के लिए समीकरण तैयार करें: F 2 , Ca, Al 2 O 3 , मरकरी ऑक्साइड (II), टंगस्टन ऑक्साइड (VI)। प्रतिक्रिया उत्पादों को नाम दें, प्रतिक्रियाओं के प्रकार इंगित करें।

टास्क नंबर 2
योजना के अनुसार परिवर्तन करें:
एच 2 ओ -> एच 2 -> एच 2 एस -> एसओ 2

टास्क नंबर 3।
पानी के द्रव्यमान की गणना करें जो 8 ग्राम हाइड्रोजन को जलाने से प्राप्त हो सकता है?

ब्रह्मांड में हाइड्रोजन एच सबसे आम तत्व है (द्रव्यमान द्वारा लगभग 75%), पृथ्वी पर यह नौवां सबसे आम तत्व है। सबसे महत्वपूर्ण प्राकृतिक हाइड्रोजन यौगिक पानी है।
आवर्त सारणी में हाइड्रोजन पहले स्थान पर है (Z = 1)। इसमें परमाणु की सबसे सरल संरचना होती है: परमाणु का नाभिक 1 प्रोटॉन होता है, जो 1 इलेक्ट्रॉन वाले इलेक्ट्रॉन बादल से घिरा होता है।
कुछ शर्तों के तहत, हाइड्रोजन धात्विक गुण प्रदर्शित करता है (एक इलेक्ट्रॉन दान करता है), दूसरों में - गैर-धात्विक (एक इलेक्ट्रॉन स्वीकार करता है)।
हाइड्रोजन समस्थानिक प्रकृति में पाए जाते हैं: 1H - प्रोटियम (नाभिक में एक प्रोटॉन होता है), 2H - ड्यूटेरियम (D - नाभिक में एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन होते हैं), 3H - ट्रिटियम (T - नाभिक में एक प्रोटॉन और दो होते हैं) न्यूट्रॉन)।

सरल पदार्थ हाइड्रोजन

हाइड्रोजन अणु में एक गैर-ध्रुवीय सहसंयोजक बंधन से जुड़े दो परमाणु होते हैं।
भौतिक गुण. हाइड्रोजन एक रंगहीन, अविषाक्त, गंधहीन और स्वादहीन गैस है। हाइड्रोजन अणु ध्रुवीय नहीं है। इसलिए, गैसीय हाइड्रोजन में इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन के बल छोटे होते हैं। यह निम्न क्वथनांक (-252.6 0С) और गलनांक (-259.2 0С) में प्रकट होता है।
हाइड्रोजन हवा से हल्का है, डी (हवा में) = 0.069; पानी में थोड़ा घुलनशील (H2 की 2 मात्रा H2O की 100 मात्रा में घुल जाती है)। इसलिए, जब प्रयोगशाला में हाइड्रोजन का उत्पादन किया जाता है, तो इसे वायु या जल विस्थापन विधियों द्वारा एकत्र किया जा सकता है।

हाइड्रोजन प्राप्त करना

प्रयोगशाला में:

1. धातुओं पर तनु अम्लों की क्रिया:
Zn +2HCl → ZnCl 2 + H 2

2. क्षारीय की बातचीत और श-जेड धातुपानी के साथ:
सीए + 2 एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 + एच 2

3. हाइड्राइड्स का हाइड्रोलिसिस: धातु हाइड्राइड्स को इसी क्षार और हाइड्रोजन के गठन के साथ पानी से आसानी से विघटित किया जाता है:
नाह + एच 2 ओ → नाओएच + एच 2
CaH 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2

4. जस्ता या एल्यूमीनियम या सिलिकॉन पर क्षार की क्रिया:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2
जेएन + 2 केओएच + 2 एच 2 ओ → के 2 + एच 2
सी + 2एनएओएच + एच 2 ओ → ना 2 सीओ 3 + 2 एच 2

5. जल इलेक्ट्रोलिसिस। पानी की विद्युत चालकता बढ़ाने के लिए इसमें एक इलेक्ट्रोलाइट मिलाया जाता है, उदाहरण के लिए NaOH, H2SO4 या Na2SO4। कैथोड पर, हाइड्रोजन के 2 खंड बनते हैं, एनोड पर - ऑक्सीजन की 1 मात्रा।
2 एच 2 ओ → 2 एच 2 + ओ 2

हाइड्रोजन का औद्योगिक उत्पादन

1. भाप के साथ मीथेन का रूपांतरण, Ni 800 °C (सबसे सस्ता):
सीएच 4 + एच 2 ओ → सीओ + 3 एच 2
सीओ + एच 2 ओ → सीओ 2 + एच 2

कुल मिलाकर:
सीएच 4 + 2 एच 2 ओ → 4 एच 2 + सीओ 2

2. 1000 ओ सी पर गर्म कोक के माध्यम से जल वाष्प:
सी + एच 2 ओ → सीओ + एच 2
सीओ + एच 2 ओ → सीओ 2 + एच 2

परिणामी कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) पानी द्वारा अवशोषित कर ली जाती है, इस प्रकार औद्योगिक हाइड्रोजन का 50% प्राप्त होता है।

3. लोहे या निकल उत्प्रेरक की उपस्थिति में मीथेन को 350°C तक गर्म करके:
सीएच 4 → सी + 2एच 2

4. उप-उत्पाद के रूप में KCl या NaCl के जलीय घोल का इलेक्ट्रोलिसिस:
2एच 2 ओ + 2NaCl → सीएल 2 + एच 2 + 2NaOH

हाइड्रोजन के रासायनिक गुण

• यौगिकों में, हाइड्रोजन हमेशा मोनोवालेंट होता है। इसकी ऑक्सीकरण अवस्था +1 है, लेकिन धातु हाइड्राइड्स में यह -1 है।
• हाइड्रोजन अणु में दो परमाणु होते हैं। उनके बीच एक बंधन के उद्भव को इलेक्ट्रॉनों की सामान्यीकृत जोड़ी एच: एच या एच 2 के गठन से समझाया गया है
• इलेक्ट्रॉनों के इस सामान्यीकरण के कारण, H2 अणु अपने अलग-अलग परमाणुओं की तुलना में अधिक ऊर्जावान रूप से स्थिर है। हाइड्रोजन के 1 मोल में एक अणु को परमाणुओं में तोड़ने के लिए, 436 kJ: H 2 \u003d 2H, ∆H ° \u003d 436 kJ / mol की ऊर्जा खर्च करना आवश्यक है
• यह साधारण तापमान पर आणविक हाइड्रोजन की अपेक्षाकृत कम गतिविधि की व्याख्या करता है।
• कई अधातुओं के साथ, हाइड्रोजन गैसीय यौगिक बनाती है जैसे आरएन 4, आरएन 3, आरएन 2, आरएन।

1) हैलोजन के साथ हाइड्रोजन हैलाइड बनाता है:
एच 2 + सीएल 2 → 2 एचसीएल।
उसी समय, यह फ्लोरीन के साथ फट जाता है, क्लोरीन और ब्रोमीन के साथ केवल प्रबुद्ध या गर्म होने पर और आयोडीन के साथ गर्म होने पर ही प्रतिक्रिया करता है।

2) ऑक्सीजन के साथ:
2 एच 2 + ओ 2 → 2 एच 2 ओ
गर्मी रिलीज के साथ। साधारण तापमान पर, प्रतिक्रिया धीरे-धीरे आगे बढ़ती है, 550 डिग्री सेल्सियस से ऊपर - एक विस्फोट के साथ। H2 के 2 वॉल्यूम और O2 के 1 वॉल्यूम के मिश्रण को विस्फोटक गैस कहा जाता है।

3) गर्म होने पर, यह सल्फर के साथ जोरदार प्रतिक्रिया करता है (सेलेनियम और टेल्यूरियम के साथ और अधिक कठिन):
एच 2 + एस → एच 2 एस (हाइड्रोजन सल्फाइड),

4) नाइट्रोजन के साथ केवल उत्प्रेरक पर और ऊंचे तापमान और दबावों पर अमोनिया के गठन के साथ:
ZN 2 + N 2 → 2NH 3

5) उच्च तापमान पर कार्बन के साथ:
2एच 2 + सी → सीएच 4 (मीथेन)

6) क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं के साथ हाइड्राइड बनाता है (हाइड्रोजन एक ऑक्सीकरण एजेंट है):
एच 2 + 2ली → 2लीह
धातु हाइड्राइड्स में, हाइड्रोजन आयन नकारात्मक रूप से आवेशित होता है (ऑक्सीकरण अवस्था -1), अर्थात हाइड्राइड Na + H - क्लोराइड Na + Cl की तरह निर्मित होता है -

जटिल पदार्थों के साथ:

7) धातु ऑक्साइड के साथ (धातुओं को पुनर्स्थापित करने के लिए प्रयुक्त):
क्यूओ + एच 2 → क्यू + एच 2 ओ
फे 3 ओ 4 + 4 एच 2 → 3 एफई + 4 एच 2 ओ

8) कार्बन मोनोऑक्साइड (II) के साथ:
सीओ + 2 एच 2 → सीएच 3 ओएच
संश्लेषण - गैस (हाइड्रोजन का मिश्रण और कार्बन मोनोआक्साइड) का बहुत व्यावहारिक महत्व है, क्योंकि तापमान, दबाव और उत्प्रेरक के आधार पर, विभिन्न कार्बनिक यौगिक बनते हैं, उदाहरण के लिए, एचसीएचओ, सीएच 3 ओएच और अन्य।

9) असंतृप्त हाइड्रोकार्बन हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, संतृप्त में बदल जाते हैं:
सी एन एच 2 एन + एच 2 → सी एन एच 2 एन + 2।

सरल पदार्थ प्राप्त करने की औद्योगिक विधियाँ इस बात पर निर्भर करती हैं कि प्रकृति में संबंधित तत्व किस रूप में पाया जाता है, अर्थात इसके उत्पादन के लिए कच्चा माल क्या हो सकता है। तो, ऑक्सीजन, जो मुक्त अवस्था में उपलब्ध है, भौतिक रूप से - तरल हवा से अलगाव द्वारा प्राप्त की जाती है। लगभग सभी हाइड्रोजन यौगिकों के रूप में होते हैं, इसलिए इसे प्राप्त करने के लिए रासायनिक विधियों का उपयोग किया जाता है। विशेष रूप से, अपघटन प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जा सकता है। हाइड्रोजन के उत्पादन के तरीकों में से एक विद्युत प्रवाह द्वारा पानी के अपघटन की प्रतिक्रिया है।

हाइड्रोजन के उत्पादन की मुख्य औद्योगिक विधि पानी के साथ मीथेन की प्रतिक्रिया है, जो इसका हिस्सा है प्राकृतिक गैस. यह एक उच्च तापमान पर किया जाता है (यह सत्यापित करना आसान है कि जब मीथेन को उबलते पानी के माध्यम से भी पारित किया जाता है, तो कोई प्रतिक्रिया नहीं होती है):

सीएच 4 + 2एच 2 0 \u003d सीओ 2 + 4एच 2 - 165 केजे

प्रयोगशाला में, सरल पदार्थ प्राप्त करने के लिए, जरूरी नहीं कि प्राकृतिक कच्चे माल का उपयोग किया जाता है, बल्कि उन शुरुआती पदार्थों को चुना जाता है जिनसे आवश्यक पदार्थ को अलग करना आसान होता है। उदाहरण के लिए प्रयोगशाला में ऑक्सीजन वायु से प्राप्त नहीं की जाती है। यही बात हाइड्रोजन के उत्पादन पर भी लागू होती है। हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए प्रयोगशाला विधियों में से एक, जो कभी-कभी उद्योग में प्रयोग किया जाता है, विद्युत प्रवाह द्वारा पानी का अपघटन है।

हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ जिंक की प्रतिक्रिया करके आमतौर पर हाइड्रोजन का उत्पादन प्रयोगशाला में किया जाता है।

उद्योग में

1.नमक के जलीय घोल का इलेक्ट्रोलिसिस:

2NaCl + 2H 2 O → H 2 + 2NaOH + Cl 2

2.गर्म कोक के ऊपर जलवाष्प प्रवाहित करनालगभग 1000 डिग्री सेल्सियस पर:

एच 2 ओ + सी ⇄ एच 2 + सीओ

3.प्राकृतिक गैस से।

भाप रूपांतरण: CH 4 + H 2 O ⇄ CO + 3H 2 (1000 °C) ऑक्सीजन उत्प्रेरक ऑक्सीकरण: 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H 2

4. तेल शोधन की प्रक्रिया में हाइड्रोकार्बन का क्रैकिंग और सुधार।

प्रयोगशाला में

1.धातुओं पर तनु अम्लों की क्रिया।ऐसी प्रतिक्रिया करने के लिए, जिंक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है:

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2.पानी के साथ कैल्शियम की इंटरेक्शन:

सीए + 2 एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 + एच 2

3.हाइड्राइड्स का हाइड्रोलिसिस:

नाह + एच 2 ओ → नाओएच + एच 2

4.जस्ता या एल्यूमीनियम पर क्षार की क्रिया:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2 Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2

5.इलेक्ट्रोलिसिस की मदद से।क्षार या अम्ल के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, हाइड्रोजन को कैथोड पर छोड़ा जाता है, उदाहरण के लिए:

2एच 3 ओ + + 2ई - → एच 2 + 2एच 2 ओ

• हाइड्रोजन उत्पादन के लिए बायोरिएक्टर

भौतिक गुण

गैसीय हाइड्रोजन दो रूपों (संशोधन) में मौजूद हो सकता है - ऑर्थो- और पैरा-हाइड्रोजन के रूप में।

ऑर्थोहाइड्रोजेन अणु (एमपी -259.10 डिग्री सेल्सियस, बीपी -252.56 डिग्री सेल्सियस) में, परमाणु स्पिन उसी तरह (समानांतर) में निर्देशित होते हैं, जबकि पैराहाइड्रोजेन में (एमपी -259.32 डिग्री सेल्सियस, टी बीपी -252.89 डिग्री सेल्सियस) - विपरीत एक दूसरे के लिए (विरोधी समानांतर)।

हाइड्रोजन के अलॉट्रोपिक रूपों को तरल नाइट्रोजन तापमान पर सक्रिय कार्बन पर सोखना द्वारा अलग किया जा सकता है। बहुत कम तापमान पर, ऑर्थोहाइड्रोजन और पैराहाइड्रोजन के बीच संतुलन लगभग पूरी तरह से बाद वाले की ओर स्थानांतरित हो जाता है। 80 K पर, पक्षानुपात लगभग 1:1 होता है। कमरे के तापमान (ऑर्थो-पैरा: 75:25) पर एक संतुलन मिश्रण के गठन तक गर्म करने पर डीज़ॉर्ब किए गए पैराहाइड्रोजेन को ऑर्थोहाइड्रोजेन में परिवर्तित किया जाता है। उत्प्रेरक के बिना, परिवर्तन धीरे-धीरे होता है, जिससे व्यक्तिगत अलॉट्रोपिक रूपों के गुणों का अध्ययन करना संभव हो जाता है। हाइड्रोजन अणु डायटोमिक है - H₂। सामान्य परिस्थितियों में यह एक रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन गैस है। हाइड्रोजन सबसे हल्की गैस है, इसका घनत्व हवा के घनत्व से कई गुना कम है। जाहिर है, अणुओं का द्रव्यमान जितना छोटा होगा, उसी तापमान पर उनकी गति उतनी ही अधिक होगी। सबसे हल्के के रूप में, हाइड्रोजन के अणु किसी भी अन्य गैस के अणुओं की तुलना में तेजी से चलते हैं और इस प्रकार गर्मी को एक शरीर से दूसरे शरीर में तेजी से स्थानांतरित कर सकते हैं। यह इस प्रकार है कि हाइड्रोजन में गैसीय पदार्थों के बीच उच्चतम तापीय चालकता है। इसकी तापीय चालकता हवा की तुलना में लगभग सात गुना अधिक है।

रासायनिक गुण

हाइड्रोजन के अणु H₂ काफी मजबूत होते हैं, और हाइड्रोजन को प्रतिक्रिया करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा खर्च करनी पड़ती है: H 2 \u003d 2H - 432 kJ। इसलिए, सामान्य तापमान पर, हाइड्रोजन केवल बहुत सक्रिय धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, उदाहरण के लिए, कैल्शियम, कैल्शियम हाइड्राइड बनाता है: Ca + H 2 \u003d CaH 2 और केवल गैर-धातु - फ्लोरीन के साथ, हाइड्रोजन फ्लोराइड बनाता है: F 2 + H 2 \u003d 2HF अधिकांश धातुओं और गैर-धातुओं के साथ, हाइड्रोजन ऊंचे तापमान पर प्रतिक्रिया करता है या प्रकाश व्यवस्था जैसे अन्य प्रभावों के तहत। यह कुछ आक्साइड से ऑक्सीजन को "दूर" कर सकता है, उदाहरण के लिए: CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 0 लिखित समीकरण कमी प्रतिक्रिया को दर्शाता है। अपचयन अभिक्रियाएँ ऐसी प्रक्रियाएँ कहलाती हैं, जिसके परिणामस्वरूप यौगिक से ऑक्सीजन ली जाती है; पदार्थ जो ऑक्सीजन लेते हैं उन्हें कम करने वाले एजेंट कहा जाता है (वे स्वयं ऑक्सीकरण करते हैं)। इसके अलावा, "ऑक्सीकरण" और "कमी" की अवधारणाओं की एक और परिभाषा दी जाएगी। ए यह परिभाषा, ऐतिहासिक रूप से पहला, वर्तमान समय में विशेष रूप से कार्बनिक रसायन विज्ञान में इसके महत्व को बरकरार रखता है। कमी प्रतिक्रिया ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया के विपरीत है। ये दोनों प्रतिक्रियाएँ हमेशा एक प्रक्रिया के रूप में एक साथ आगे बढ़ती हैं: जब एक पदार्थ ऑक्सीकृत (कम) होता है, तो दूसरा एक ही समय में आवश्यक रूप से कम (ऑक्सीकृत) हो जाता है।

एन 2 + 3एच 2 → 2 एनएच 3

हलोजन के साथ प्रपत्र हाइड्रोजन हलाइड्स:

एफ 2 + एच 2 → 2 एचएफ, प्रतिक्रिया अंधेरे में और किसी भी तापमान पर विस्फोट के साथ आगे बढ़ती है, सीएल 2 + एच 2 → 2 एचसीएल, प्रतिक्रिया एक विस्फोट के साथ आगे बढ़ती है, केवल प्रकाश में।

यह मजबूत ताप पर कालिख के साथ परस्पर क्रिया करता है:

सी + 2 एच 2 → सीएच 4

क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं के साथ सहभागिता

सक्रिय धातुओं के साथ हाइड्रोजन बनता है हाइड्राइड:

Na + H 2 → 2 NaH Ca + H 2 → CaH 2 Mg + H 2 → MgH 2

हाइड्राइड- नमकीन, ठोस पदार्थ, आसानी से हाइड्रोलाइज्ड:

सीएएच 2 + 2 एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 + 2 एच 2

धातु आक्साइड के साथ सहभागिता (आमतौर पर डी-तत्व)

ऑक्साइड धातुओं में अपचयित होते हैं:

CuO + H 2 → Cu + H 2 O Fe 2 O 3 + 3H 2 → 2 Fe + 3H 2 O WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O

कार्बनिक यौगिकों का हाइड्रोजनीकरण

निकल उत्प्रेरक और ऊंचे तापमान की उपस्थिति में असंतृप्त हाइड्रोकार्बन पर हाइड्रोजन की क्रिया के तहत प्रतिक्रिया होती है हाइड्रोजनीकरण:

सीएच 2 \u003d सीएच 2 + एच 2 → सीएच 3 -सीएच 3

हाइड्रोजन एल्डिहाइड को अल्कोहल में कम कर देता है:

सीएच 3 सीएचओ + एच 2 → सी 2 एच 5 ओएच।

हाइड्रोजन की भू-रसायन

हाइड्रोजन ब्रह्मांड की मुख्य निर्माण सामग्री है। यह सबसे आम तत्व है, और थर्मोन्यूक्लियर और परमाणु प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप सभी तत्व इससे बनते हैं।

स्थलीय गैसों में मुक्त हाइड्रोजन एच 2 अपेक्षाकृत दुर्लभ है, लेकिन पानी के रूप में यह भू-रासायनिक प्रक्रियाओं में असाधारण रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

हाइड्रोजन अमोनियम आयन, हाइड्रॉक्सिल आयन और क्रिस्टलीय पानी के रूप में खनिजों में मौजूद हो सकता है।

सौर विकिरण द्वारा पानी के अपघटन के परिणामस्वरूप वायुमंडल में हाइड्रोजन का लगातार उत्पादन होता है। यह ऊपरी वायुमंडल में प्रवास करता है और अंतरिक्ष में भाग जाता है।

आवेदन

• हाइड्रोजन ऊर्जा

परमाणु हाइड्रोजन का उपयोग परमाणु हाइड्रोजन वेल्डिंग के लिए किया जाता है।

खाद्य उद्योग में, हाइड्रोजन एक खाद्य योज्य के रूप में पंजीकृत है। ई949पैकिंग गैस के रूप में।

संचलन की विशेषताएं

हाइड्रोजन, हवा के साथ मिश्रित होने पर, एक विस्फोटक मिश्रण बनाता है - तथाकथित विस्फोटक गैस। यह गैस सबसे अधिक विस्फोटक तब होती है जब हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का आयतन अनुपात 2:1 होता है, या हाइड्रोजन और वायु लगभग 2:5 होती है, क्योंकि हवा में लगभग 21% ऑक्सीजन होती है। हाइड्रोजन भी ज्वलनशील है। अगर यह त्वचा के संपर्क में आता है तो तरल हाइड्रोजन गंभीर शीतदंश पैदा कर सकता है।

ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन की विस्फोटक सांद्रता मात्रा के हिसाब से 4% से 96% तक होती है। जब हवा के साथ 4% से 75 (74)% मात्रा में मिलाया जाता है।

हाइड्रोजन का उपयोग

रासायनिक उद्योग में, अमोनिया, साबुन और प्लास्टिक के उत्पादन में हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है। खाद्य उद्योग में, मार्जरीन हाइड्रोजन का उपयोग करके तरल वनस्पति तेलों से बनाया जाता है। हाइड्रोजन बहुत हल्की होती है और हमेशा हवा में ऊपर उठती है। एक बार एयरशिप और गुब्बारेहाइड्रोजन से भरा हुआ। लेकिन 30 के दशक में। 20 वीं सदी कई भयानक दुर्घटनाएँ हुईं जब हवाई जहाजों में विस्फोट हुआ और वे जल गए। आजकल हवाई जहाजों में हीलियम गैस भरी जाती है। हाइड्रोजन का उपयोग रॉकेट ईंधन के रूप में भी किया जाता है। एक दिन, कारों और ट्रकों के ईंधन के रूप में हाइड्रोजन का व्यापक रूप से उपयोग किया जा सकता है। हाइड्रोजन इंजन पर्यावरण को प्रदूषित नहीं करते हैं और केवल जल वाष्प का उत्सर्जन करते हैं (हालांकि, हाइड्रोजन के उत्पादन से ही कुछ पर्यावरण प्रदूषण होता है)। हमारा सूर्य ज्यादातर हाइड्रोजन से बना है। हाइड्रोजन नाभिक के संलयन के दौरान सौर ताप और प्रकाश परमाणु ऊर्जा के निकलने का परिणाम है।

ईंधन के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग (आर्थिक दक्षता)

ईंधन के रूप में उपयोग किए जाने वाले पदार्थों की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता उनकी दहन की ऊष्मा है। सामान्य रसायन विज्ञान के पाठ्यक्रम से, यह ज्ञात है कि ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन की प्रतिक्रिया गर्मी की रिहाई के साथ होती है। यदि हम मानक परिस्थितियों में 1 mol H2 (2 g) और 0.5 mol O2 (16 g) लेते हैं और प्रतिक्रिया को उत्तेजित करते हैं, तो समीकरण के अनुसार

एच 2 + 0.5 ओ 2 \u003d एच 2 ओ

प्रतिक्रिया के पूरा होने के बाद, एच 2 ओ (18 ग्राम) का 1 मोल 285.8 kJ / mol की ऊर्जा रिलीज के साथ बनता है (तुलना के लिए: एसिटिलीन के दहन की गर्मी 1300 kJ / mol, प्रोपेन - 2200 kJ / mol है) . 1 m³ हाइड्रोजन का वजन 89.8 g (44.9 mol) होता है। इसलिए, 1 m³ हाइड्रोजन प्राप्त करने के लिए 12832.4 kJ ऊर्जा खर्च होगी। इस तथ्य को ध्यान में रखते हुए कि 1 kWh = 3600 kJ, हमें 3.56 kWh बिजली मिलती है। 1 kWh बिजली के लिए टैरिफ और 1 m³ गैस की लागत को जानने के बाद, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि हाइड्रोजन ईंधन पर स्विच करना उचित है।

उदाहरण के लिए, 156-लीटर हाइड्रोजन टैंक (25 एमपीए के दबाव पर 3.12 किलोग्राम हाइड्रोजन युक्त) के साथ एक प्रायोगिक तीसरी पीढ़ी का होंडा एफसीएक्स मॉडल 355 किमी की यात्रा करता है। तदनुसार, 3.12 किग्रा H2 से 123.8 kWh प्राप्त होता है। 100 किमी पर, ऊर्जा की खपत 36.97 kWh होगी। बिजली की लागत, गैस या गैसोलीन की लागत जानने के बाद, प्रति 100 किमी कार के लिए उनकी खपत नकारात्मक गणना करना आसान है आर्थिक प्रभावकारों का हाइड्रोजन ईंधन में संक्रमण। मान लीजिए (रूस 2008), 10 सेंट प्रति kWh बिजली इस तथ्य की ओर ले जाती है कि हाइड्रोजन का 1 m³ 35.6 सेंट की कीमत की ओर जाता है, और 40-45 सेंट के पानी के अपघटन की दक्षता को ध्यान में रखते हुए, kWh की समान मात्रा पेट्रोल के जलने से लागत 12832.4 kJ/42000 kJ/0.7 kg/l*80 सेंट/l=34 सेंट खुदरा कीमतों पर, जबकि हाइड्रोजन के लिए हमने परिवहन, उपकरण मूल्यह्रास आदि को ध्यान में रखे बिना आदर्श संस्करण की गणना की। लगभग 39 MJ प्रति m³ की दहन ऊर्जा, कीमत में अंतर के कारण परिणाम दो से चार गुना कम होगा (यूक्रेन के लिए 1m³ की लागत $179, और यूरोप के लिए $350)। यानी मीथेन की समतुल्य मात्रा पर 10-20 सेंट खर्च होंगे।

हालाँकि, हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि जब हम हाइड्रोजन को जलाते हैं, तो हमें मिलता है साफ पानीजिससे इसे निकाला गया। यानी हमारे पास अक्षय है दुकानदारपर्यावरण को नुकसान पहुँचाए बिना ऊर्जा, गैस या गैसोलीन के विपरीत, जो ऊर्जा के प्राथमिक स्रोत हैं।

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हाइड्रोजन एक रासायनिक तत्व है जिसका प्रतीक एच और परमाणु संख्या 1 है। लगभग 1.008 के मानक परमाणु भार के साथ, हाइड्रोजन आवर्त सारणी पर सबसे हल्का तत्व है। इसका एकपरमाणुक रूप (H) ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला रसायन है, जो एक बैरियन के कुल द्रव्यमान का लगभग 75% है। सितारे ज्यादातर प्लाज्मा अवस्था में हाइड्रोजन से बने होते हैं। हाइड्रोजन का सबसे आम समस्थानिक, जिसे प्रोटियम कहा जाता है (यह नाम शायद ही कभी इस्तेमाल किया जाता है, प्रतीक 1H), में एक प्रोटॉन होता है और कोई न्यूट्रॉन नहीं होता है। पुनर्संयोजन के युग में पहली बार परमाणु हाइड्रोजन की व्यापक उपस्थिति हुई। मानक तापमान और दबावों पर, हाइड्रोजन एक रंगहीन, गंधहीन, स्वादहीन, गैर विषैले, गैर-धातु, ज्वलनशील डायटोमिक गैस है जिसका आणविक सूत्र H2 है। चूंकि हाइड्रोजन आसानी से बनता है सहसंयोजी आबंधअधिकांश गैर-धात्विक तत्वों के साथ, पृथ्वी पर अधिकांश हाइड्रोजन आणविक रूपों जैसे पानी या कार्बनिक यौगिकों में मौजूद है। एसिड-बेस प्रतिक्रियाओं में हाइड्रोजन विशेष रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है क्योंकि अधिकांश एसिड-आधारित प्रतिक्रियाओं में घुलनशील अणुओं के बीच प्रोटॉन का आदान-प्रदान होता है। आयनिक यौगिकों में, हाइड्रोजन एक ऋणात्मक आवेश (अर्थात, ऋणायन) का रूप ले सकता है और इसे हाइड्राइड के रूप में जाना जाता है, या धनात्मक रूप से आवेशित (अर्थात्, कटियन) प्रजाति के रूप में जाना जाता है, जिसे प्रतीक H+ द्वारा दर्शाया जाता है। हाइड्रोजन धनायन को एक साधारण प्रोटॉन से बने होने के रूप में वर्णित किया गया है, लेकिन आयनिक यौगिकों में वास्तविक हाइड्रोजन धनायन हमेशा अधिक जटिल होते हैं। एकमात्र तटस्थ परमाणु के रूप में जिसके लिए श्रोडिंगर समीकरण को विश्लेषणात्मक रूप से हल किया जा सकता है, हाइड्रोजन (अर्थात्, इसके परमाणु की ऊर्जा और बंधन का अध्ययन) ने क्वांटम यांत्रिकी के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। धातुओं के साथ एसिड की प्रतिक्रिया से पहली बार 16 वीं शताब्दी की शुरुआत में हाइड्रोजन गैस का कृत्रिम रूप से उत्पादन किया गया था। 1766-81 में। हेनरी कैवेंडिश सबसे पहले पहचानने वाले थे कि हाइड्रोजन गैस एक असतत पदार्थ है, और यह जलने पर पानी पैदा करता है, इसलिए इसका नाम: ग्रीक में हाइड्रोजन का अर्थ "जल उत्पादक" है। हाइड्रोजन का औद्योगिक उत्पादन मुख्य रूप से प्राकृतिक गैस के भाप रूपांतरण के साथ जुड़ा हुआ है और कम बार, अधिक ऊर्जा-गहन विधियों जैसे जल इलेक्ट्रोलिसिस के साथ। अधिकांश हाइड्रोजन का उपयोग उसके उत्पादन के स्थान के पास किया जाता है, मुख्य रूप से उर्वरक बाजार के लिए जीवाश्म ईंधन प्रसंस्करण (जैसे हाइड्रोकार्बन) और अमोनिया उत्पादन के दो सबसे आम उपयोग हैं। धातु विज्ञान में हाइड्रोजन एक चिंता का विषय है क्योंकि यह कई धातुओं को भंगुर कर सकता है, जिससे पाइपलाइनों और भंडारण टैंकों को डिजाइन करना मुश्किल हो जाता है।

गुण

दहन

हाइड्रोजन गैस (डायहाइड्रोजन या आण्विक हाइड्रोजन) एक ज्वलनशील गैस है जो मात्रा के हिसाब से 4% से 75% तक सांद्रता की एक विस्तृत श्रृंखला में हवा में जलती है। दहन की तापीय धारिता 286 kJ/mol है:

2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l) + 572 kJ (286 kJ/mol)

हाइड्रोजन गैस 4-74% सांद्रता में हवा के साथ और 5.95% तक सांद्रता में क्लोरीन के साथ विस्फोटक मिश्रण बनाती है। विस्फोटक प्रतिक्रियाएं चिंगारी, गर्मी या के कारण हो सकती हैं सूरज की रोशनी. हाइड्रोजन का स्वत: प्रज्वलन तापमान, हवा में सहज प्रज्वलन तापमान, 500 °C (932 °F) है। शुद्ध हाइड्रोजन-ऑक्सीजन की लपटें पराबैंगनी विकिरण का उत्सर्जन करती हैं और एक उच्च ऑक्सीजन मिश्रण के साथ नग्न आंखों के लिए लगभग अदृश्य होती हैं, जैसा कि स्पेस शटल के मुख्य इंजन के बेहोश पंख से स्पष्ट होता है, जो स्पेस शटल ठोस रॉकेट बूस्टर के अत्यधिक दिखाई देने वाले पंख की तुलना में होता है, जो उपयोग करता है एक अमोनियम परक्लोरेट सम्मिश्र। जलते हुए हाइड्रोजन के रिसाव का पता लगाने के लिए फ्लेम डिटेक्टर की आवश्यकता हो सकती है; ऐसे लीक बहुत खतरनाक हो सकते हैं। अन्य परिस्थितियों में हाइड्रोजन की लौ नीली होती है, और प्राकृतिक गैस की नीली लौ के समान होती है। हवाई पोत "हिंडनबर्ग" का डूबना हाइड्रोजन जलने का एक कुख्यात उदाहरण है, और मामला अभी भी चर्चा में है। इस घटना में दिखाई देने वाली नारंगी लौ एयरशिप की त्वचा से कार्बन यौगिकों के साथ संयुक्त हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के मिश्रण के संपर्क में आने के कारण हुई थी। H2 हर ऑक्सीकरण तत्व के साथ प्रतिक्रिया करता है। हाइड्रोजन क्लोरीन और फ्लोरीन के साथ कमरे के तापमान पर अनायास प्रतिक्रिया कर सकता है ताकि संबंधित हाइड्रोजन हैलाइड, हाइड्रोजन क्लोराइड और हाइड्रोजन फ्लोराइड बन सके, जो संभावित खतरनाक एसिड भी हैं।

इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्तर

हाइड्रोजन परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन का जमीनी अवस्था ऊर्जा स्तर -13.6 eV है, जो लगभग 91 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ एक पराबैंगनी फोटॉन के बराबर है। उर्जा स्तरपरमाणु के बोह्र मॉडल का उपयोग करके हाइड्रोजन की काफी सटीक गणना की जा सकती है, जो सूर्य की पृथ्वी की कक्षा के समान एक "कक्षीय" प्रोटॉन के रूप में इलेक्ट्रॉन की अवधारणा करता है। हालाँकि, परमाणु इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन विद्युत चुम्बकीय बल द्वारा एक साथ बंधे होते हैं, जबकि ग्रह और आकाशीय पिंड गुरुत्वाकर्षण द्वारा एक साथ बंधे होते हैं। बोह्र द्वारा प्रारंभिक क्वांटम यांत्रिकी में अभिगृहीत कोणीय गति के विवेक के कारण, बोह्र मॉडल में इलेक्ट्रॉन केवल कुछ निश्चित स्थान पर ही रह सकता है स्वीकार्य दूरीप्रोटॉन से और इसलिए केवल कुछ स्वीकार्य ऊर्जा। हाइड्रोजन परमाणु का एक अधिक सटीक विवरण विशुद्ध रूप से क्वांटम यांत्रिक उपचार से आता है जो एक प्रोटॉन के चारों ओर एक इलेक्ट्रॉन के संभाव्यता घनत्व वितरण की गणना करने के लिए श्रोडिंगर समीकरण, डायराक समीकरण, या यहां तक ​​कि फेनमैन एकीकृत सर्किट का उपयोग करता है। सबसे जटिल प्रसंस्करण विधियां विशेष सापेक्षता और वैक्यूम ध्रुवीकरण के छोटे प्रभाव प्राप्त करने की अनुमति देती हैं। क्वांटम मशीनिंग में, जमीनी स्थिति हाइड्रोजन परमाणु में इलेक्ट्रॉन का कोई टोक़ नहीं होता है, यह दर्शाता है कि "ग्रहों की कक्षा" एक इलेक्ट्रॉन की गति से कैसे भिन्न होती है।

प्राथमिक आणविक रूप

डायटोमिक हाइड्रोजन अणुओं के दो अलग-अलग स्पिन आइसोमर्स हैं जो उनके नाभिक के सापेक्ष स्पिन में भिन्न होते हैं। ऑर्थोहाइड्रोजन रूप में, दो प्रोटॉन के स्पिन समानांतर होते हैं और एक आणविक स्पिन क्वांटम संख्या 1 (1/2 + 1/2) के साथ एक ट्रिपल राज्य बनाते हैं; पैराहाइड्रोजेन रूप में, स्पिन समानांतर होते हैं और 0 (1/2 1/2) की आणविक स्पिन क्वांटम संख्या के साथ एक एकल बनाते हैं। मानक तापमान और दबाव पर, हाइड्रोजन गैस में लगभग 25% पैरा फॉर्म और 75% ऑर्थो फॉर्म होता है, जिसे "सामान्य रूप" भी कहा जाता है। ऑर्थोहाइड्रोजेन से पैराहाइड्रोजेन का संतुलन अनुपात तापमान पर निर्भर करता है, लेकिन चूंकि ऑर्थो फॉर्म एक उत्तेजित अवस्था है और पैरा फॉर्म की तुलना में उच्च ऊर्जा है, यह अस्थिर है और इसे शुद्ध नहीं किया जा सकता है। बहुत कम तापमान पर, संतुलन अवस्था में लगभग विशेष रूप से पैरा रूप होता है। शुद्ध पैराहाइड्रोजेन के तरल और गैस चरण के थर्मल गुण घूर्णी ताप क्षमता में अंतर के कारण सामान्य रूप से काफी भिन्न होते हैं, जिस पर हाइड्रोजन स्पिन आइसोमर्स में अधिक विस्तार से चर्चा की गई है। ऑर्थो/जोड़ी अंतर अन्य हाइड्रोजन युक्त अणुओं या कार्यात्मक समूहों जैसे पानी और मिथाइलीन में भी होता है, लेकिन यह उनके तापीय गुणों के लिए बहुत कम महत्व रखता है। बढ़ते तापमान के साथ पैरा और ऑर्थो एच2 के बीच अउत्प्रेरित अंतर्संबंध बढ़ जाता है; इस प्रकार तेजी से संघनित H2 में बड़ी मात्रा में उच्च ऊर्जा ऑर्थोगोनल रूप होता है, जो बहुत धीरे-धीरे पैरा रूप में परिवर्तित हो जाता है। संघनित H2 में ऑर्थो/पैरा अनुपात तरल हाइड्रोजन की तैयारी और भंडारण में एक महत्वपूर्ण कारक है: ऑर्थो से पैरा में रूपांतरण एक्ज़ोथिर्मिक है और कुछ हाइड्रोजन तरल को वाष्पीकृत करने के लिए पर्याप्त गर्मी प्रदान करता है, जिसके परिणामस्वरूप द्रवीभूत सामग्री का नुकसान होता है। ऑर्थो-पैरा रूपांतरण के लिए उत्प्रेरक जैसे आयरन ऑक्साइड, सक्रिय कार्बन, प्लैटिनाइज्ड एस्बेस्टस, दुर्लभ पृथ्वी धातु, यूरेनियम यौगिक, क्रोमियम ऑक्साइड या कुछ निकल यौगिक हाइड्रोजन कूलिंग में उपयोग किए जाते हैं।

के चरण

हाइड्रोजन गैस

तरल हाइड्रोजन

कीचड़ हाइड्रोजन

ठोस हाइड्रोजन

धात्विक हाइड्रोजन

सम्बन्ध

सहसंयोजक और कार्बनिक यौगिक

जबकि H2 मानक परिस्थितियों में बहुत प्रतिक्रियाशील नहीं है, यह अधिकांश तत्वों के साथ यौगिक बनाता है। हाइड्रोजन उन तत्वों के साथ यौगिक बना सकता है जो अधिक विद्युतीय होते हैं, जैसे कि हैलोजन (जैसे F, Cl, Br, I) या ऑक्सीजन; इन यौगिकों में, हाइड्रोजन आंशिक धनात्मक आवेश ग्रहण करता है। फ्लोरीन, ऑक्सीजन, या नाइट्रोजन से बंधे होने पर, हाइड्रोजन अन्य समान अणुओं के हाइड्रोजन के साथ एक मध्यम-शक्ति गैर-सहसंयोजक बंधन के रूप में भाग ले सकता है, एक घटना जिसे हाइड्रोजन बॉन्डिंग कहा जाता है, जो कई जैविक अणुओं की स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण है। हाइड्रोजन धातु और उपधातु जैसे कम विद्युतीय तत्वों के साथ यौगिक भी बनाता है, जहाँ यह आंशिक ऋणात्मक आवेश ग्रहण करता है। इन यौगिकों को अक्सर हाइड्राइड्स के रूप में जाना जाता है। हाइड्रोजन कार्बन के साथ कई प्रकार के यौगिक बनाता है, जिन्हें हाइड्रोकार्बन कहा जाता है, और विषम परमाणुओं के साथ और भी अधिक विविध प्रकार के यौगिक होते हैं, जो जीवित चीजों के साथ उनके सामान्य जुड़ाव के कारण कार्बनिक यौगिक कहलाते हैं। इनके गुणों का अध्ययन है कार्बनिक रसायन विज्ञान, और जीवित जीवों के संदर्भ में उनका अध्ययन जैव रसायन के रूप में जाना जाता है। कुछ परिभाषाओं के अनुसार, "कार्बनिक" यौगिकों में केवल कार्बन होना चाहिए। हालाँकि, अधिकांश में हाइड्रोजन भी होता है, और चूंकि यह कार्बन-हाइड्रोजन बंधन है जो यौगिकों के इस वर्ग को उनकी विशिष्ट रासायनिक विशेषताओं के बारे में बताता है, रसायन विज्ञान में "ऑर्गेनिक" शब्द की कुछ परिभाषाओं में कार्बन-हाइड्रोजन बांड की आवश्यकता होती है। लाखों हाइड्रोकार्बन ज्ञात हैं, और वे आमतौर पर जटिल सिंथेटिक मार्गों से बनते हैं जिनमें शायद ही कभी प्राथमिक हाइड्रोजन शामिल होता है।

हाइड्राइड

हाइड्रोजन यौगिकों को अक्सर हाइड्राइड्स कहा जाता है। "हाइड्राइड" शब्द से पता चलता है कि एच परमाणु ने एक नकारात्मक या आयनिक चरित्र प्राप्त किया है, जिसे एच- नामित किया गया है, और इसका उपयोग तब किया जाता है जब हाइड्रोजन एक अधिक इलेक्ट्रोपोसिटिव तत्व के साथ एक यौगिक बनाता है। 1916 में समूह 1 और 2 नमक युक्त हाइड्राइड्स के लिए गिल्बर्ट एन. लुईस द्वारा प्रस्तावित एक हाइड्राइड आयनों का अस्तित्व, मोएर्स द्वारा 1920 में पिघले हुए लिथियम हाइड्राइड (LiH) के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्रदर्शित किया गया था, जो हाइड्रोजन प्रति एनोड की स्टोइकोमेट्रिक मात्रा का उत्पादन करता है। समूह 1 और 2 धातुओं के अलावा अन्य हाइड्राइड्स के लिए, हाइड्रोजन की कम इलेक्ट्रोनगेटिविटी को देखते हुए यह शब्द भ्रामक है। समूह 2 हाइड्राइड्स में एक अपवाद BeH2 है, जो बहुलक है। लिथियम एल्यूमीनियम हाइड्राइड में, AlH-4 ऋणायन अल (III) से मजबूती से जुड़े हाइड्राइड केंद्रों को वहन करता है। यद्यपि हाइड्राइड्स लगभग सभी मुख्य समूह तत्वों में बन सकते हैं, संभावित यौगिकों की संख्या और संयोजन बहुत भिन्न होते हैं; उदाहरण के लिए, 100 से अधिक बाइनरी बोरेन हाइड्राइड और केवल एक बाइनरी एल्यूमीनियम हाइड्राइड ज्ञात हैं। बाइनरी इंडियम हाइड्राइड अभी तक पहचाना नहीं गया है, हालांकि बड़े परिसर मौजूद हैं। अकार्बनिक रसायन शास्त्र में, हाइड्राइड ब्रिजिंग लिगेंड के रूप में भी काम कर सकते हैं जो एक समन्वय परिसर में दो धातु केंद्रों को जोड़ते हैं। यह कार्य विशेष रूप से समूह 13 तत्वों की विशेषता है, विशेष रूप से बोरेन (बोरान हाइड्राइड्स) और एल्यूमीनियम परिसरों के साथ-साथ गुच्छेदार कार्बोरेन में भी।

प्रोटॉन और अम्ल

हाइड्रोजन का ऑक्सीकरण अपने इलेक्ट्रॉन को हटा देता है और H+ देता है, जिसमें कोई इलेक्ट्रॉन नहीं होता है और कोई नाभिक नहीं होता है, जिसमें आमतौर पर एक ही प्रोटॉन होता है। यही कारण है कि H+ को प्राय: प्रोटॉन कहा जाता है। यह दृश्य एसिड की चर्चा के लिए केंद्रीय है। ब्रोंस्टेड-लोरी सिद्धांत के अनुसार अम्ल प्रोटॉन दाता होते हैं और क्षार प्रोटॉन ग्राही होते हैं। नग्न प्रोटॉन, एच +, इलेक्ट्रॉनों के साथ अन्य परमाणुओं या अणुओं के लिए अपने अनूठा आकर्षण के कारण विलयन या आयनिक क्रिस्टल में मौजूद नहीं हो सकता है। प्लास्मा से जुड़े उच्च तापमान को छोड़कर, ऐसे प्रोटॉन को परमाणुओं और अणुओं के इलेक्ट्रॉन बादलों से हटाया नहीं जा सकता है और वे उनसे जुड़े रहेंगे। हालांकि, शब्द "प्रोटॉन" को कभी-कभी अन्य प्रजातियों से जुड़े धनात्मक आवेशित या धनायनित हाइड्रोजन को संदर्भित करने के लिए रूपक के रूप में उपयोग किया जाता है, और इस तरह "एच +" नामित किया जाता है, बिना किसी अर्थ के कि कोई भी प्रोटॉन एक प्रजाति के रूप में स्वतंत्र रूप से मौजूद है। समाधान में एक नग्न "सॉल्वेटेड प्रोटॉन" की उपस्थिति से बचने के लिए, अम्लीय जलीय घोल में कभी-कभी "हाइड्रोनियम आयन" (एच 3 ओ +) नामक एक कम असंभावित काल्पनिक प्रजाति शामिल होने के बारे में सोचा जाता है। हालांकि, इस मामले में भी, इस तरह के सॉल्वेटेड हाइड्रोजन केशन अधिक वास्तविक रूप से संगठित समूहों के रूप में माने जाते हैं जो H 9O+4 के करीब प्रजातियां बनाते हैं। अन्य ऑक्सोनियम आयन तब पाए जाते हैं जब पानी अन्य सॉल्वैंट्स के साथ एक अम्लीय घोल में होता है। पृथ्वी पर विदेशी होने के बावजूद, ब्रह्मांड में सबसे आम आयनों में से एक H+3 है, जिसे प्रोटोनेटेड आणविक हाइड्रोजन या ट्राइहाइड्रोजन केशन के रूप में जाना जाता है।

आइसोटोप

हाइड्रोजन में प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले तीन समस्थानिक होते हैं, जिन्हें 1H, 2H और 3H नामित किया गया है। अन्य अत्यधिक अस्थिर नाभिक (4H से 7H) को प्रयोगशाला में संश्लेषित किया गया है लेकिन प्रकृति में नहीं देखा गया है। 1H हाइड्रोजन का सबसे आम समस्थानिक है, जिसमें 99.98% से अधिक की बहुतायत है। चूंकि इस समस्थानिक के नाभिक में केवल एक प्रोटॉन होता है, इसलिए इसे वर्णनात्मक लेकिन शायद ही कभी इस्तेमाल किया जाने वाला औपचारिक नाम प्रोटियम दिया जाता है। 2H, हाइड्रोजन का दूसरा स्थिर समस्थानिक, ड्यूटेरियम के रूप में जाना जाता है और इसमें नाभिक में एक प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन होता है। ऐसा माना जाता है कि ब्रह्मांड में सभी ड्यूटेरियम बिग बैंग के दौरान उत्पन्न हुए थे और उस समय से अब तक अस्तित्व में हैं। ड्यूटेरियम एक रेडियोधर्मी तत्व नहीं है और यह एक महत्वपूर्ण विषाक्तता का खतरा पैदा नहीं करता है। अणुओं से समृद्ध पानी जिसमें सामान्य हाइड्रोजन के बजाय ड्यूटेरियम शामिल होता है, भारी पानी कहलाता है। ड्यूटेरियम और इसके यौगिकों का उपयोग रासायनिक प्रयोगों में और 1H-NMR स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए सॉल्वैंट्स में गैर-रेडियोधर्मी लेबल के रूप में किया जाता है। भारी पानी का उपयोग न्यूट्रॉन मॉडरेटर और परमाणु रिएक्टरों के लिए शीतलक के रूप में किया जाता है। ड्यूटेरियम वाणिज्यिक परमाणु संलयन के लिए भी एक संभावित ईंधन है। 3H को ट्रिटियम के रूप में जाना जाता है और इसमें नाभिक में एक प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन होते हैं। यह रेडियोधर्मी है, 12.32 वर्षों के आधे जीवन के साथ बीटा क्षय के माध्यम से हीलियम -3 में क्षय होता है। यह इतना रेडियोधर्मी है कि इसे चमकदार पेंट में इस्तेमाल किया जा सकता है, उदाहरण के लिए चमकदार डायल वाली घड़ियाँ बनाने में यह उपयोगी है। कांच बाहर निकलने से रोकता है एक लंबी संख्याविकिरण। थोड़ी मात्रा में ट्रिटियम बनता है सहज रूप मेंवायुमंडलीय गैसों के साथ ब्रह्मांडीय किरणों के संपर्क में; ट्रिटियम भी परीक्षण के दौरान जारी किया गया था परमाणु हथियार. इसका उपयोग परमाणु संलयन प्रतिक्रियाओं में आइसोटोप जियोकेमिस्ट्री के एक संकेतक के रूप में और विशेष स्व-संचालित प्रकाश उपकरणों में किया जाता है। ट्रिटियम का उपयोग रासायनिक और जैविक लेबलिंग प्रयोगों में रेडियोधर्मी लेबल के रूप में भी किया गया है। हाइड्रोजन एकमात्र ऐसा तत्व है जिसके समस्थानिकों के अलग-अलग नाम हैं जो आज आम उपयोग में हैं। रेडियोधर्मिता के प्रारंभिक अध्ययन के दौरान, विभिन्न भारी रेडियोधर्मी समस्थानिकों को उनके अपने नाम दिए गए थे, लेकिन ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के अपवाद के साथ ऐसे नामों का अब उपयोग नहीं किया जाता है। प्रतीकों डी और टी (2 एच और 3 एच के बजाय) कभी-कभी ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के लिए उपयोग किए जाते हैं, लेकिन प्रोटियम पी के लिए संबंधित प्रतीक पहले ही फास्फोरस के लिए उपयोग किया जाता है और इस प्रकार प्रोटियम के लिए उपलब्ध नहीं होता है। अपने नामकरण दिशानिर्देशों में, इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री D, T, 2H, और 3H में से किसी भी प्रतीक का उपयोग करने की अनुमति देती है, हालांकि 2H और 3H को प्राथमिकता दी जाती है। विदेशी परमाणु म्यूओनियम (प्रतीक म्यू), जिसमें एक एंटीम्यूऑन और एक इलेक्ट्रॉन होता है, को कभी-कभी एंटीम्यूऑन और इलेक्ट्रॉन के बीच द्रव्यमान अंतर के कारण हाइड्रोजन का एक हल्का रेडियोआइसोटोप भी माना जाता है, जिसे 1960 में खोजा गया था। म्यूऑन के जीवनकाल के दौरान, 2.2 μs, म्यूओनियम क्रमशः हाइड्रोजन क्लोराइड और सोडियम हाइड्राइड के समान म्यूओनियम क्लोराइड (म्यूसीएल) या सोडियम म्यूओनाइड (NaMu) जैसे यौगिकों में प्रवेश कर सकता है।

कहानी

खोज और प्रयोग

1671 में, रॉबर्ट बॉयल ने लोहे के बुरादे और तनु अम्लों के बीच प्रतिक्रिया की खोज की और उसका वर्णन किया जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोजन गैस बनती है। 1766 में, हेनरी कैवेंडिश हाइड्रोजन गैस को एक असतत पदार्थ के रूप में पहचानने वाले पहले व्यक्ति थे, धातु-एसिड प्रतिक्रिया के कारण गैस को "ज्वलनशील हवा" नाम दिया। उन्होंने सुझाव दिया कि "ज्वलनशील हवा" वास्तव में "फ्लॉजिस्टन" नामक एक काल्पनिक पदार्थ के समान थी और 1781 में फिर से पाया गया कि जलने पर गैस पानी का उत्पादन करती है। ऐसा माना जाता है कि उन्होंने ही हाइड्रोजन को एक तत्व के रूप में खोजा था। 1783 में, एंटोनी लेवोज़ियर ने तत्व को हाइड्रोजन नाम दिया (ग्रीक ὑδρο-हाइड्रो से जिसका अर्थ है "पानी" और -γενής जीन का अर्थ है "निर्माता") जब उन्होंने और लाप्लास ने कैवेंडिश के डेटा को पुन: प्रस्तुत किया कि हाइड्रोजन के जलने पर पानी का निर्माण हुआ था। लैवोज़ियर ने अपने बड़े पैमाने पर संरक्षण प्रयोगों के लिए भाप की एक धारा के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रोजन का उत्पादन किया धात्विक लोहाआग में तपते हुए एक गरमागरम दीपक के माध्यम से। उच्च तापमान पर पानी के प्रोटॉन द्वारा लोहे के अवायवीय ऑक्सीकरण को निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं के एक सेट द्वारा योजनाबद्ध रूप से दर्शाया जा सकता है:

Fe + H2O → FeO + H2

2 Fe + 3 H2O → Fe2O3 + 3 H2

3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + 4 H2

कई धातुएं, जैसे जिरकोनियम, हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए पानी के साथ समान प्रतिक्रिया से गुजरती हैं। 1898 में पुनर्योजी प्रशीतन और उनके आविष्कार, वैक्यूम फ्लास्क का उपयोग करके हाइड्रोजन को पहली बार जेम्स देवर द्वारा द्रवीभूत किया गया था। अगले वर्ष, उन्होंने ठोस हाइड्रोजन का उत्पादन किया। ड्यूटेरियम की खोज दिसंबर 1931 में हेरोल्ड उरे द्वारा की गई थी और ट्रिटियम 1934 में अर्नेस्ट रदरफोर्ड, मार्क ओलिपेंट और पॉल हार्टेक द्वारा तैयार किया गया था। भारी पानी, जो साधारण हाइड्रोजन के बजाय ड्यूटेरियम से बना होता है, की खोज 1932 में यूरी के समूह ने की थी। फ्रांकोइस इसहाक डी रिवाज ने पहला रिवाज इंजन, इंजन बनाया आंतरिक जलन 1806 में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन द्वारा संचालित। एडवर्ड डेनियल क्लार्क ने 1819 में हाइड्रोजन गैस ट्यूब का आविष्कार किया था। डोबेराइनर स्टील (पहला पूर्ण विकसित लाइटर) का आविष्कार 1823 में हुआ था। 1783 में जैक्स चार्ल्स द्वारा पहले हाइड्रोजन गुब्बारे का आविष्कार किया गया था। 1852 में हेनरी गिफर्ड के पहले हाइड्रोजन-उठाए गए एयरशिप के आविष्कार के बाद हाइड्रोजन ने हवाई यातायात के पहले विश्वसनीय रूप का उदय किया। जर्मन काउंट फर्डिनेंड वॉन ज़ेपेलिन ने हाइड्रोजन द्वारा हवा में उठाए गए कठोर हवाई जहाजों के विचार को बढ़ावा दिया, जिन्हें बाद में ज़ेपेलिन्स कहा गया; इनमें से पहली ने 1900 में पहली बार उड़ान भरी थी। 1910 में नियमित रूप से निर्धारित उड़ानें शुरू हुईं और अगस्त 1914 में प्रथम विश्व युद्ध के फैलने तक उन्होंने बिना किसी बड़ी घटना के 35,000 यात्रियों को ढोया। युद्ध के दौरान, हाइड्रोजन एयरशिप का उपयोग अवलोकन प्लेटफॉर्म और बमवर्षक के रूप में किया गया था। पहली नॉन-स्टॉप ट्रान्साटलांटिक उड़ान 1919 में ब्रिटिश एयरशिप R34 द्वारा बनाई गई थी। 1920 के दशक में नियमित यात्री सेवा फिर से शुरू हुई और संयुक्त राज्य अमेरिका में हीलियम के भंडार की खोज से विमानन सुरक्षा में सुधार होना था, लेकिन अमेरिकी सरकार ने इस उद्देश्य के लिए गैस बेचने से इनकार कर दिया, इसलिए H2 का उपयोग हिंडनबर्ग हवाई पोत में किया गया, जो बाद में नष्ट हो गया था। 6 मई, 1937 को न्यू जर्सी में मिलान में आग। इस घटना का रेडियो पर सीधा प्रसारण किया गया और वीडियो टेप किया गया। यह व्यापक रूप से माना गया था कि प्रज्वलन का कारण हाइड्रोजन रिसाव था, हालांकि, बाद के शोध से संकेत मिलता है कि एल्युमिनाइज्ड फैब्रिक कोटिंग प्रज्वलित हुई। स्थैतिक बिजली. लेकिन इस समय तक, लिफ्टिंग गैस के रूप में हाइड्रोजन की प्रतिष्ठा पहले ही क्षतिग्रस्त हो चुकी थी। उसी वर्ष, रोटर और स्टेटर में शीतलक के रूप में हाइड्रोजन गैस के साथ पहला हाइड्रोजन-ठंडा टर्बोजेनरेटर 1937 में डेटन पावर एंड लाइट कंपनी द्वारा डेटन, ओहियो में परिचालन में चला गया; हाइड्रोजन गैस की ऊष्मीय चालकता के कारण, आज इस क्षेत्र में उपयोग के लिए यह सबसे आम गैस है। निकेल-हाइड्रोजन बैटरी का पहली बार उपयोग 1977 में यूएस नेविगेशन टेक्नोलॉजी सैटेलाइट 2 (NTS-2) में किया गया था। आईएसएस, मार्स ओडिसी और मार्स ग्लोबल सर्वेयर निकल-हाइड्रोजन बैटरी से लैस हैं। अपनी कक्षा के अँधेरे भाग में, हबल स्पेस टेलीस्कोप भी निकेल-हाइड्रोजन बैटरियों द्वारा संचालित होता है, जिन्हें अंतत: मई 2009 में, लॉन्च के 19 से अधिक वर्षों के बाद और डिजाइन किए जाने के 13 वर्षों के बाद बदल दिया गया था।

क्वांटम सिद्धांत में भूमिका

केवल एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन की अपनी सरल परमाणु संरचना के कारण, हाइड्रोजन परमाणु, इसके द्वारा निर्मित या अवशोषित प्रकाश के स्पेक्ट्रम के साथ, परमाणु संरचना सिद्धांत के विकास के लिए केंद्रीय रहा है। इसके अलावा, हाइड्रोजन अणु की संगत सादगी और संबंधित H+2 कटियन के अध्ययन से रासायनिक बंधन की प्रकृति की समझ पैदा हुई, जिसके बाद जल्द ही 2020 के मध्य में क्वांटम यांत्रिकी में हाइड्रोजन परमाणु के भौतिक उपचार का पालन किया गया। पहले क्वांटम प्रभावों में से एक जो स्पष्ट रूप से देखा गया था (लेकिन उस समय समझ में नहीं आया था) मैक्सवेल का पूर्ण क्वांटम यांत्रिक सिद्धांत होने से आधी सदी पहले हाइड्रोजन से जुड़ा अवलोकन था। मैक्सवेल ने नोट किया कि H2 की विशिष्ट ताप क्षमता अपरिवर्तनीय रूप से कमरे के तापमान से नीचे एक डायटोमिक गैस से निकल जाती है और क्रायोजेनिक तापमान पर एक मोनोएटोमिक गैस की विशिष्ट ताप क्षमता के समान होने लगती है। क्वांटम सिद्धांत के अनुसार, यह व्यवहार घूर्णी ऊर्जा स्तरों (परिमाणित) के अंतर से उत्पन्न होता है, जो विशेष रूप से अपने कम द्रव्यमान के कारण H2 में व्यापक रूप से फैला हुआ है। ये व्यापक स्थान वाले स्तर कम तापमान पर हाइड्रोजन में घूर्णी गति में तापीय ऊर्जा के समान विभाजन को रोकते हैं। डायटम गैसें, जो भारी परमाणुओं से बनी होती हैं, में इतने व्यापक स्थान नहीं होते हैं और समान प्रभाव प्रदर्शित नहीं करते हैं। एंटीहाइड्रोजेन हाइड्रोजन का एंटीमैटेरियल एनालॉग है। इसमें एक पॉज़िट्रॉन के साथ एक एंटीप्रोटोन होता है। एंटीहाइड्रोजन एकमात्र प्रकार का एंटीमैटर परमाणु है जिसे 2015 तक प्राप्त किया गया है।

प्रकृति में होना

ब्रह्मांड में हाइड्रोजन सबसे प्रचुर मात्रा में रासायनिक तत्व है, जो द्रव्यमान के हिसाब से सामान्य पदार्थ का 75% और परमाणुओं की संख्या के हिसाब से 90% से अधिक है। (ब्रह्मांड का अधिकांश द्रव्यमान, हालांकि, इस रासायनिक तत्व के रूप में नहीं है, लेकिन यह माना जाता है कि द्रव्यमान के अभी तक अनदेखे रूप हैं, जैसे कि डार्क मैटर और डार्क एनर्जी।) यह तत्व किसमें प्रचुर मात्रा में पाया जाता है? सितारे और गैस दिग्गज। H2 आणविक बादल तारे के निर्माण से जुड़े हैं। सीएनओ चक्र के प्रोटॉन-प्रोटॉन प्रतिक्रिया और परमाणु संलयन के माध्यम से हाइड्रोजन सितारों को चालू करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। दुनिया भर में, हाइड्रोजन मुख्य रूप से परमाणु और प्लाज्मा अवस्थाओं में होता है, जिसके गुण आणविक हाइड्रोजन से काफी भिन्न होते हैं। प्लाज्मा के रूप में, हाइड्रोजन के इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन एक दूसरे से बंधे नहीं होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप बहुत अधिक विद्युत चालकता और उच्च उत्सर्जन (सूर्य और अन्य तारों से प्रकाश पैदा करना) होता है। आवेशित कण चुंबकीय और विद्युत क्षेत्रों से अत्यधिक प्रभावित होते हैं। उदाहरण के लिए, सौर हवा में, वे पृथ्वी के मैग्नेटोस्फीयर के साथ बातचीत करते हैं, बिर्कलैंड धाराओं और उरोरा का निर्माण करते हैं। इंटरस्टेलर माध्यम में हाइड्रोजन एक तटस्थ परमाणु अवस्था में है। माना जाता है कि क्षणभंगुर लिमन-अल्फा सिस्टम में बड़ी मात्रा में तटस्थ हाइड्रोजन पाया जाता है, जो ब्रह्मांड के ब्रह्माण्ड संबंधी बेरोन घनत्व पर रेडशिफ्ट z = 4 तक हावी है। पृथ्वी पर सामान्य परिस्थितियों में, तात्विक हाइड्रोजन एक डायटोमिक गैस, H2 के रूप में मौजूद है। हालांकि, हाइड्रोजन गैस अपने हल्के वजन के कारण पृथ्वी के वायुमंडल (1 पीपीएम आयतन) में बहुत दुर्लभ है, जो इसे भारी गैसों की तुलना में पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण को आसानी से धता बताने की अनुमति देती है। हालाँकि, हाइड्रोजन पृथ्वी की सतह पर तीसरा सबसे प्रचुर तत्व है, जो मुख्य रूप से मौजूद है रासायनिक यौगिकजैसे हाइड्रोकार्बन और पानी। हाइड्रोजन गैस कुछ बैक्टीरिया और शैवाल द्वारा निर्मित होती है और बांसुरी का एक प्राकृतिक घटक है, जैसा कि मीथेन है, जो हाइड्रोजन का एक महत्वपूर्ण स्रोत है। प्रोटोनेटेड आणविक हाइड्रोजन (H+3) नामक आणविक रूप इंटरस्टेलर माध्यम में पाया जाता है, जहां यह ब्रह्मांडीय किरणों से आणविक हाइड्रोजन के आयनीकरण द्वारा उत्पन्न होता है। यह आवेशित आयन बृहस्पति ग्रह के ऊपरी वातावरण में भी देखा गया है। आयन अपेक्षाकृत स्थिर होता है पर्यावरणकम तापमान और घनत्व के कारण। H+3 ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर मात्रा में आयनों में से एक है और इंटरस्टेलर माध्यम के रसायन विज्ञान में एक प्रमुख भूमिका निभाता है। तटस्थ ट्रायटोमिक हाइड्रोजन H3 केवल उत्तेजित रूप में मौजूद हो सकता है और अस्थिर होता है। इसके विपरीत, सकारात्मक आणविक हाइड्रोजन आयन (H+2) ब्रह्मांड में एक दुर्लभ अणु है।

हाइड्रोजन उत्पादन

H2 का उत्पादन रासायनिक और जैविक प्रयोगशालाओं में होता है, जो अक्सर अन्य प्रतिक्रियाओं के उप-उत्पाद के रूप में होता है; असंतृप्त सबस्ट्रेट्स के हाइड्रोजनीकरण के लिए उद्योग में; और प्रकृति में जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं में कम करने वाले समकक्षों को विस्थापित करने के साधन के रूप में।

भाप सुधार

हाइड्रोजन का उत्पादन कई तरीकों से किया जा सकता है, लेकिन आर्थिक रूप से सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में हाइड्रोकार्बन से हाइड्रोजन को हटाना शामिल है, क्योंकि 2000 में लगभग 95% हाइड्रोजन उत्पादन भाप सुधार से आया था। व्यावसायिक रूप से, बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन का उत्पादन आमतौर पर प्राकृतिक गैस के भाप सुधार द्वारा किया जाता है। उच्च तापमान (1000-1400 K, 700-1100 °C या 1300-2000 °F) पर भाप (भाप) कार्बन मोनोऑक्साइड और H2 के उत्पादन के लिए मीथेन के साथ प्रतिक्रिया करती है।

CH4 + H2O → CO + 3 H2

यह प्रतिक्रिया कम दबावों पर सबसे अच्छा काम करती है, लेकिन फिर भी इसे उच्च दबावों (2.0 एमपीए, 20 एटीएम, या 600 इंच) पर चलाया जा सकता है। पारा स्तंभ). ऐसा इसलिए है क्योंकि उच्च दाब H2 सबसे लोकप्रिय उत्पाद है और दाबित सुपरहीट सफाई प्रणालियाँ उच्च दाब पर बेहतर प्रदर्शन करती हैं। उत्पाद मिश्रण को "संश्लेषण गैस" के रूप में जाना जाता है क्योंकि इसे अक्सर सीधे मेथनॉल और संबंधित यौगिकों का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है। विभिन्न उत्पाद अनुपातों के साथ संश्लेषण गैस का उत्पादन करने के लिए मीथेन के अलावा अन्य हाइड्रोकार्बन का उपयोग किया जा सकता है। इस अत्यधिक अनुकूलित तकनीक की कई जटिलताओं में से एक कोक या कार्बन का निर्माण है:

सीएच4 → सी + 2 एच2

इसलिए, भाप सुधार आमतौर पर एच 2 ओ की अधिकता का उपयोग करता है। विशेष रूप से आयरन ऑक्साइड उत्प्रेरक का उपयोग करके जल गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया के माध्यम से कार्बन मोनोऑक्साइड का उपयोग करके भाप से अतिरिक्त हाइड्रोजन को पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। यह प्रतिक्रिया कार्बन डाइऑक्साइड का एक सामान्य औद्योगिक स्रोत भी है:

सीओ + एच 2 ओ → सीओ 2 + एच 2

अन्य महत्वपूर्ण तरीके H2 के लिए हाइड्रोकार्बन का आंशिक ऑक्सीकरण शामिल है:

2 सीएच4 + ओ2 → 2 सीओ + 4 एच2

और कोयले की प्रतिक्रिया, जो ऊपर वर्णित शिफ्ट प्रतिक्रिया की प्रस्तावना के रूप में काम कर सकती है:

सी + एच2ओ → सीओ + एच2

कभी-कभी एक ही औद्योगिक प्रक्रिया में बिना अलग किए हाइड्रोजन का उत्पादन और उपभोग किया जाता है। अमोनिया के उत्पादन के लिए हेबर प्रक्रिया में प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन उत्पन्न होती है। इलेक्ट्रोलीज़ नमकीन घोलक्लोरीन का उत्पादन करने के लिए उप-उत्पाद के रूप में हाइड्रोजन का निर्माण भी होता है।

धात्विक अम्ल

प्रयोगशाला में, H2 आमतौर पर कुछ प्रतिक्रियाशील धातुओं जैसे जस्ता के साथ Kipp तंत्र के साथ तनु गैर-ऑक्सीकारक एसिड पर प्रतिक्रिया करके बनाया जाता है।

Zn + 2 H + → Zn2 + + H2

एल्युमीनियम भी H2 का उत्पादन कर सकता है जब क्षार के साथ इलाज किया जाता है:

2 अल + 6 एच2ओ + 2 ओएच- → 2 अल (ओएच) -4 + 3 एच2

जल इलेक्ट्रोलिसिस हाइड्रोजन का उत्पादन करने का एक सरल तरीका है। पानी के माध्यम से एक कम वोल्टेज करंट प्रवाहित होता है और एनोड पर ऑक्सीजन गैस उत्पन्न होती है जबकि कैथोड पर हाइड्रोजन गैस उत्पन्न होती है। आमतौर पर, भंडारण के लिए हाइड्रोजन के उत्पादन में कैथोड प्लैटिनम या अन्य अक्रिय धातु से बनाया जाता है। यदि, हालांकि, गैस को सीटू में जलाना है, दहन को बढ़ावा देने के लिए ऑक्सीजन की उपस्थिति वांछनीय है, और इसलिए दोनों इलेक्ट्रोड अक्रिय धातुओं से बने होंगे। (उदाहरण के लिए, लोहा ऑक्सीकरण करता है और इसलिए जारी ऑक्सीजन की मात्रा कम कर देता है)। सैद्धांतिक अधिकतम दक्षता (उत्पादित हाइड्रोजन के ऊर्जा मूल्य के संबंध में उपयोग की जाने वाली बिजली) 80-94% की सीमा में है।

2 H2O (L) → 2 H2 (g) + O2 (g)

पानी में मिलाए जाने वाले दानों के रूप में एल्यूमीनियम और गैलियम की एक मिश्र धातु का उपयोग हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए किया जा सकता है। यह प्रक्रिया एल्यूमिना का उत्पादन भी करती है, लेकिन महंगी गैलियम, जो ऑक्साइड त्वचा को छर्रों पर बनने से रोकती है, का पुन: उपयोग किया जा सकता है। हाइड्रोजन के अर्थशास्त्र के लिए इसका महत्वपूर्ण संभावित प्रभाव है, क्योंकि हाइड्रोजन को स्थानीय रूप से उत्पादित किया जा सकता है और इसे परिवहन की आवश्यकता नहीं है।

थर्मोकेमिकल गुण

200 से अधिक थर्मोकेमिकल चक्र हैं जिनका उपयोग पानी को अलग करने के लिए किया जा सकता है, इनमें से लगभग एक दर्जन चक्र, जैसे कि आयरन ऑक्साइड चक्र, सेरियम (IV) ऑक्साइड चक्र, सेरियम (III) ऑक्साइड चक्र, जिंक-जिंक ऑक्साइड बिजली के उपयोग के बिना पानी और गर्मी से हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का उत्पादन करने के लिए चक्र, सल्फर आयोडीन चक्र, तांबा चक्र और क्लोरीन और सल्फर संकर चक्र अनुसंधान और परीक्षण के अधीन हैं। कई प्रयोगशालाएँ (फ्रांस, जर्मनी, ग्रीस, जापान और संयुक्त राज्य अमेरिका सहित) सौर ऊर्जा और पानी से हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए थर्मोकेमिकल तरीके विकसित कर रही हैं।

अवायवीय जंग

एनारोबिक स्थितियों के तहत, आणविक हाइड्रोजन (एच 2) में कम होने पर लोहा और इस्पात मिश्र धातुओं को पानी के प्रोटॉन द्वारा धीरे-धीरे ऑक्सीकरण किया जाता है। लोहे का अवायवीय क्षरण सबसे पहले आयरन हाइड्रॉक्साइड (हरा जंग) के निर्माण की ओर जाता है और इसे निम्नलिखित प्रतिक्रिया द्वारा वर्णित किया जा सकता है: Fe + 2 H2O → Fe (OH) 2 + H2। बदले में, अवायवीय परिस्थितियों में, आयरन हाइड्रॉक्साइड (Fe (OH) 2) को पानी के प्रोटॉन द्वारा मैग्नेटाइट और आणविक हाइड्रोजन बनाने के लिए ऑक्सीकृत किया जा सकता है। इस प्रक्रिया को शिकोरा प्रतिक्रिया द्वारा वर्णित किया गया है: 3 Fe (OH) 2 → Fe3O4 + 2 H2O + H2 आयरन हाइड्रॉक्साइड → मैग्नीशियम + पानी + हाइड्रोजन। अच्छी तरह से क्रिस्टलीकृत मैग्नेटाइट (Fe3O4) आयरन हाइड्रॉक्साइड (Fe(OH)2) की तुलना में थर्मोडायनामिक रूप से अधिक स्थिर है। यह प्रक्रिया अनॉक्सी भूजल में लोहे और स्टील के अवायवीय क्षरण के दौरान होती है और जब मिट्टी को जल तालिका के नीचे पुनः प्राप्त किया जाता है।

भूवैज्ञानिक उत्पत्ति: नागिनकरण प्रतिक्रिया

पृथ्वी के वायुमंडल से दूर गहरी भूवैज्ञानिक स्थितियों में ऑक्सीजन (O2) की अनुपस्थिति में, हाइड्रोजन (H2) फेयलाइट के क्रिस्टल जाली में मौजूद लोहे के सिलिकेट (Fe2+) के पानी के प्रोटॉन (H+) द्वारा अवायवीय ऑक्सीकरण द्वारा सर्पीकरण के दौरान बनता है। (Fe2SiO4, मीनल ओलीवाइन-ग्रंथि)। संबंधित प्रतिक्रिया मैग्नेटाइट (Fe3O4), क्वार्ट्ज (SiO2) और हाइड्रोजन (H2) के गठन की ओर ले जाती है: 3Fe2SiO4 + 2 H2O → 2 Fe3O4 + 3 SiO2 + 3 H2 फेयलाइट + पानी → मैग्नेटाइट + क्वार्ट्ज + हाइड्रोजन। यह प्रतिक्रिया पानी के संपर्क में आयरन हाइड्रॉक्साइड के अवायवीय ऑक्सीकरण में देखी गई शिकोरा प्रतिक्रिया के समान है।

ट्रांसफार्मर में गठन

में उत्पादित सभी खतरनाक गैसों में से बिजली ट्रांसफार्मर, हाइड्रोजन सबसे आम है और अधिकांश दोषों में उत्पन्न होता है; इस प्रकार, हाइड्रोजन का निर्माण एक ट्रांसफॉर्मर के जीवन चक्र में गंभीर समस्याओं का प्रारंभिक संकेत है।

अनुप्रयोग

विभिन्न प्रक्रियाओं में खपत

पेट्रोलियम और रासायनिक उद्योगों में बड़ी मात्रा में H2 की आवश्यकता होती है। H2 का सबसे बड़ा उपयोग जीवाश्म ईंधन के प्रसंस्करण ("उन्नयन") और अमोनिया के उत्पादन के लिए है। पेट्रोकेमिकल संयंत्रों में, H2 का उपयोग हाइड्रोडीकलाइलेशन, हाइड्रोडीसल्फराइजेशन और हाइड्रोक्रैकिंग में किया जाता है। H2 में कई अन्य हैं महत्वपूर्ण अनुप्रयोग. H2 का उपयोग हाइड्रोजनीकरण एजेंट के रूप में किया जाता है, विशेष रूप से असंतृप्त वसा और तेलों (मार्जरीन जैसी वस्तुओं में पाया जाता है) और मेथनॉल उत्पादन में संतृप्ति स्तर को बढ़ाने के लिए। यह हाइड्रोक्लोरिक एसिड के उत्पादन में हाइड्रोजन का भी स्रोत है। धातु अयस्कों के लिए H2 का उपयोग अपचायक के रूप में भी किया जाता है। हाइड्रोजन कई दुर्लभ पृथ्वी और संक्रमण धातुओं में अत्यधिक घुलनशील है और नैनोक्रिस्टलाइन और अक्रिस्टलीय दोनों धातुओं में घुलनशील है। धातुओं में हाइड्रोजन की विलेयता क्रिस्टल जाली में स्थानीय विकृतियों या अशुद्धियों पर निर्भर करती है। यह तब उपयोगी हो सकता है जब गर्म पैलेडियम डिस्क के माध्यम से हाइड्रोजन को शुद्ध किया जाता है, लेकिन गैस की उच्च घुलनशीलता एक धातु संबंधी समस्या है जो कई धातुओं को कमजोर करती है, पाइपलाइनों और भंडारण टैंकों के डिजाइन को जटिल बनाती है। एक अभिकर्मक के रूप में उपयोग किए जाने के अलावा, H2 में भौतिकी और इंजीनियरिंग में व्यापक अनुप्रयोग हैं। यह परमाणु हाइड्रोजन वेल्डिंग जैसे वेल्डिंग विधियों में एक परिरक्षण गैस के रूप में प्रयोग किया जाता है। H2 का उपयोग रोटर शीतलक के रूप में किया जाता है विद्युत जनरेटरबिजली संयंत्रों में क्योंकि इसमें किसी भी गैस की उच्चतम तापीय चालकता होती है। अतिचालकता में अनुसंधान सहित क्रायोजेनिक अनुसंधान में तरल H2 का उपयोग किया जाता है। क्योंकि H2 हवा की तुलना में हल्का है, हवा के घनत्व के 1/14 से अधिक होने पर, इसे एक बार व्यापक रूप से गुब्बारों और हवाई जहाजों में उठाने वाली गैस के रूप में उपयोग किया जाता था। नए अनुप्रयोगों में, तत्काल रिसाव का पता लगाने के लिए ट्रेसर गैस के रूप में हाइड्रोजन का साफ-सुथरा उपयोग किया जाता है या नाइट्रोजन के साथ मिलाया जाता है (जिसे कभी-कभी गैस बनाना कहा जाता है)। हाइड्रोजन का उपयोग मोटर वाहन, रसायन, ऊर्जा, एयरोस्पेस और दूरसंचार उद्योगों में किया जाता है। हाइड्रोजन एक अनुमत खाद्य योज्य (ई 949) है जो अन्य एंटीऑक्सीडेंट गुणों के बीच खाद्य रिसाव परीक्षण की अनुमति देता है। हाइड्रोजन के दुर्लभ समस्थानिकों के विशिष्ट अनुप्रयोग भी हैं। ड्यूटेरियम (हाइड्रोजन -2) का उपयोग परमाणु विखंडन अनुप्रयोगों में धीमे न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में और परमाणु संलयन प्रतिक्रियाओं में किया जाता है। प्रतिक्रिया के आइसोटोप प्रभावों के अध्ययन में रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान के क्षेत्र में ड्यूटेरियम यौगिकों का उपयोग किया जाता है। ट्रिटियम (हाइड्रोजन-3) का उत्पादन होता है परमाणु रिएक्टर, उत्पादन में उपयोग किया जाता है हाइड्रोजन बम, जैविक विज्ञान में एक आइसोटोप लेबल के रूप में, और विकिरण स्रोत के रूप में चमकदार रंग. संतुलन हाइड्रोजन का त्रिगुण बिंदु तापमान ITS-90 तापमान पैमाने पर 13.8033 केल्विन पर परिभाषित निश्चित बिंदु है।

शीतलक माध्यम

हाइड्रोजन का उपयोग आमतौर पर बिजली संयंत्रों में जेनरेटर में रेफ्रिजरेंट के रूप में कई अनुकूल गुणों के कारण किया जाता है जो इसके प्रकाश डायटोमिक अणुओं का प्रत्यक्ष परिणाम हैं। इनमें कम घनत्व, कम चिपचिपापन, और उच्चतम विशिष्ट ताप क्षमता और किसी भी गैस की तापीय चालकता शामिल है।

ऊर्जा वाहक

ड्यूटेरियम या ट्रिटियम का उपयोग करने वाले वाणिज्यिक संलयन बिजली संयंत्रों के काल्पनिक संदर्भ को छोड़कर, हाइड्रोजन एक ऊर्जा संसाधन नहीं है, जो वर्तमान में परिपक्व होने वाली तकनीक है। सूर्य की ऊर्जा हाइड्रोजन के परमाणु संलयन से आती है, लेकिन यह प्रक्रिया पृथ्वी पर हासिल करना मुश्किल है। सौर, जैविक या विद्युत स्रोतों से मौलिक हाइड्रोजन को जलाने की तुलना में इसे उत्पन्न करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसलिए इन मामलों में हाइड्रोजन एक बैटरी के समान ऊर्जा वाहक के रूप में कार्य करता है। हाइड्रोजन जीवाश्म स्रोतों (जैसे मीथेन) से प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन ये स्रोत संपूर्ण हैं। किसी भी व्यावहारिक रूप से प्राप्य दबाव पर तरल हाइड्रोजन और संपीड़ित गैसीय हाइड्रोजन दोनों की प्रति इकाई मात्रा में ऊर्जा घनत्व पारंपरिक ऊर्जा स्रोतों की तुलना में काफी कम है, हालांकि ईंधन की प्रति इकाई द्रव्यमान ऊर्जा घनत्व अधिक है। हालांकि, संभावित भविष्य की अर्थव्यवस्था-व्यापी ऊर्जा वाहक के रूप में ऊर्जा संदर्भ में मौलिक हाइड्रोजन पर व्यापक रूप से चर्चा की गई है। उदाहरण के लिए, जीवाश्म ईंधन से H2 के उत्पादन के बिंदु पर CO2 पृथक्करण के बाद कार्बन कैप्चर और भंडारण किया जा सकता है। परिवहन में प्रयुक्त हाइड्रोजन कुछ NOx उत्सर्जन के साथ अपेक्षाकृत स्वच्छ रूप से जलेगा, लेकिन कोई कार्बन उत्सर्जन नहीं होगा। हालांकि, हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था में पूर्ण रूपांतरण से जुड़ी बुनियादी ढांचा लागत काफी अधिक होगी। आंतरिक दहन इंजनों की तुलना में ईंधन सेल हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को सीधे बिजली में अधिक कुशलता से बदल सकते हैं।

सेमीकंडक्टर उद्योग

हाइड्रोजन का उपयोग टूटे हुए बंधनों को संतृप्त करने के लिए किया जाता है अनाकार सिलिकॉनऔर अनाकार कार्बन, जो सामग्री के गुणों को स्थिर करने में मदद करता है। यह ZnO, SnO2, CdO, MgO, ZrO2, HfO2, La2O3, Y2O3, TiO2, SrTiO3, LaAlO3, SiO2, Al2O3, ZrSiO4, HfSiO4, और SrZrO3 सहित विभिन्न ऑक्साइड सामग्री में एक संभावित इलेक्ट्रॉन दाता भी है।

जैविक प्रतिक्रियाएँ

H2 कुछ प्रकार के अवायवीय चयापचय का एक उत्पाद है और कई सूक्ष्मजीवों द्वारा निर्मित होता है, आमतौर पर लोहे द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं के माध्यम से- या निकल युक्त एंजाइम जिन्हें हाइड्रोजन कहा जाता है। ये एंजाइम H2 और इसके दो प्रोटॉन और दो इलेक्ट्रॉन घटकों के बीच एक उत्क्रमणीय रेडॉक्स प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं। हाइड्रोजन गैस का निर्माण पाइरूवेट के किण्वन द्वारा उत्पन्न समतुल्य को पानी में स्थानांतरित करके होता है। जीवों द्वारा हाइड्रोजन के उत्पादन और खपत के प्राकृतिक चक्र को हाइड्रोजन चक्र कहा जाता है। पानी का विभाजन, वह प्रक्रिया जिसके द्वारा पानी अपने घटक प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉनों और ऑक्सीजन में टूट जाता है, सभी प्रकाश संश्लेषक जीवों में प्रकाश प्रतिक्रियाओं में होता है। शैवाल क्लैमाइडोमोनस रेइनहार्ड्टी और सायनोबैक्टीरिया सहित कुछ ऐसे जीवों ने अंधेरे प्रतिक्रियाओं में एक दूसरा चरण विकसित किया है जिसमें क्लोरोप्लास्ट में विशेष हाइड्रोजन गैसों द्वारा प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों को एच 2 गैस बनाने के लिए कम किया जाता है। ऑक्सीजन की उपस्थिति में भी H2 गैस को कुशलतापूर्वक संश्लेषित करने के लिए साइनोबैक्टीरियल हाइड्रेज़ को आनुवंशिक रूप से संशोधित करने का प्रयास किया गया है। बायोरिएक्टर में आनुवंशिक रूप से संशोधित शैवाल का उपयोग करने के प्रयास भी किए गए हैं।

हाइड्रोजन

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

◁ हाइड्रोजन, वें, वें। वी कनेक्शन। वी बैक्टीरिया। वी-वें बम(विशाल विनाशकारी शक्ति का एक बम, जिसका विस्फोटक प्रभाव थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया पर आधारित होता है)। हाइड्रोजनस, वें, वें।

हाइड्रोजन

(अव्य। हाइड्रोजेनियम), आवधिक प्रणाली के समूह VII का एक रासायनिक तत्व। प्रकृति में, दो स्थिर समस्थानिक (प्रोटियम और ड्यूटेरियम) और एक रेडियोधर्मी समस्थानिक (ट्रिटियम) होते हैं। अणु डायटोमिक (एच 2) है। रंगहीन और गंधहीन गैस; घनत्व 0.0899 जी/एल, टीकिप - 252.76 डिग्री सेल्सियस। यह कई तत्वों के साथ मिलकर ऑक्सीजन के साथ पानी बनाता है। अंतरिक्ष में सबसे आम तत्व; सूर्य और तारों के द्रव्यमान का 70% से अधिक (प्लाज्मा के रूप में) बनाता है, इंटरस्टेलर माध्यम और नेबुला के गैसों का मुख्य भाग। हाइड्रोजन परमाणु कई एसिड और बेस, अधिकांश कार्बनिक यौगिकों का हिस्सा है। इनका उपयोग अमोनिया, हाइड्रोक्लोरिक एसिड के उत्पादन में, वसा के हाइड्रोजनीकरण के लिए, वेल्डिंग और धातुओं को काटने में किया जाता है। ईंधन के रूप में वादा (देखें। हाइड्रोजन ऊर्जा)।

हाइड्रोजन

हाइड्रोजन (लेट। हाइड्रोजनियम), एच, परमाणु संख्या 1 के साथ एक रासायनिक तत्व, परमाणु द्रव्यमान 1.00794। हाइड्रोजन के लिए रासायनिक प्रतीक, H, हमारे देश में "ऐश" के रूप में पढ़ा जाता है, क्योंकि इस अक्षर का फ्रेंच में उच्चारण 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, रेडियोधर्मी न्यूक्लाइड, ट्रिटियम की ट्रेस मात्रा हमेशा प्राकृतिक हाइड्रोजन में मौजूद होती है। (सेमी।ट्रिटियम) 3 एच (आधा जीवन टी 1/2 12.43 वर्ष)। चूंकि हाइड्रोजन परमाणु के नाभिक में केवल 1 प्रोटॉन होता है (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 तालिका के ऊपरी भाग में स्थित है)। हाइड्रोजन तत्व आवर्त सारणी के प्रथम आवर्त में स्थित है। यह पहले समूह (क्षार धातुओं के समूह IA) से भी संबंधित है (सेमी।क्षारीय धातु)), और 7 वें समूह (हैलोजन के समूह VIIA (सेमी।हलोजन)).
हाइड्रोजन समस्थानिकों में परमाणुओं का द्रव्यमान बहुत भिन्न होता है (कई बार)। यह भौतिक प्रक्रियाओं (आसवन, इलेक्ट्रोलिसिस, आदि) में उनके व्यवहार में और कुछ रासायनिक अंतरों के लिए ध्यान देने योग्य अंतर की ओर जाता है (एक तत्व के आइसोटोप के व्यवहार में अंतर को आइसोटोप प्रभाव कहा जाता है; हाइड्रोजन के लिए, आइसोटोप प्रभाव सबसे महत्वपूर्ण हैं)। इसलिए, अन्य सभी तत्वों के समस्थानिकों के विपरीत, हाइड्रोजन समस्थानिकों के विशेष प्रतीक और नाम होते हैं। 1 की द्रव्यमान संख्या वाले हाइड्रोजन को प्रकाश हाइड्रोजन, या प्रोटियम (अव्य। प्रोटोस, ग्रीक प्रोटोस से - पहला) कहा जाता है, जिसे प्रतीक एच द्वारा निरूपित किया जाता है, और इसके नाभिक को प्रोटॉन कहा जाता है। (सेमी।प्रोटॉन (प्रारंभिक कण)), प्रतीक आर। 2 की द्रव्यमान संख्या वाले हाइड्रोजन को भारी हाइड्रोजन, ड्यूटेरियम कहा जाता है (सेमी।ड्यूटेरियम)(लैटिन ड्यूटेरियम, ग्रीक ड्यूटेरोस से - दूसरा), प्रतीकों 2 एच, या डी ("डी" पढ़ें) का उपयोग इसे नामित करने के लिए किया जाता है, न्यूक्लियस डी ड्यूटेरॉन है। 3 की द्रव्यमान संख्या के साथ एक रेडियोधर्मी आइसोटोप को सुपरहैवी हाइड्रोजन, या ट्रिटियम (अव्य। ट्रिटम, ग्रीक ट्रिटोस से - तीसरा) कहा जाता है, प्रतीक 2 एच या टी ("उन" पढ़ें), नाभिक टी एक ट्राइटन है।
एक तटस्थ अप्रकाशित हाइड्रोजन परमाणु 1 की एकल इलेक्ट्रॉन परत का विन्यास एस 1 . यौगिकों में, यह ऑक्सीकरण राज्यों को प्रदर्शित करता है +1 और, कम अक्सर, -1 (संयोजी I)। तटस्थ हाइड्रोजन परमाणु की त्रिज्या 0.024 एनएम है। परमाणु की आयनन ऊर्जा 13.595 eV है, इलेक्ट्रॉन बंधुता 0.75 eV है। पॉलिंग पैमाने पर, हाइड्रोजन की वैद्युतीयऋणात्मकता 2.20 है। हाइड्रोजन गैर-धातुओं में से एक है।
अपने मुक्त रूप में, यह रंग, गंध या स्वाद के बिना एक हल्की, ज्वलनशील गैस है।
डिस्कवरी इतिहास
16 वीं और 17 वीं शताब्दी में एक विज्ञान के रूप में रसायन विज्ञान के निर्माण के समय एसिड और धातुओं की परस्पर क्रिया के दौरान दहनशील गैस की रिहाई देखी गई थी। प्रसिद्ध अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी और रसायनज्ञ जी। कैवेंडिश (सेमी।कैवेंडिश हेनरी) 1766 में उन्होंने इस गैस की जांच की और इसे "दहनशील हवा" कहा। जलने पर, "दहनशील हवा" ने पानी दिया, लेकिन कैवेंडिश ने फ्लॉजिस्टन के सिद्धांत का पालन किया (सेमी।फ्लॉगिस्टन)उसे सही निष्कर्ष निकालने से रोकता है। फ्रांसीसी रसायनज्ञ ए। लावोइसियर (सेमी।लेवोज़ियर एंटोनी लॉरेंट)इंजीनियर जे. मेयुनियर के साथ (सेमी।मेयुनियर जीन-बैप्टिस्ट मैरी चार्ल्स) 1783 में, विशेष गैसोमीटर का उपयोग करते हुए, पानी के संश्लेषण को अंजाम दिया, और फिर इसका विश्लेषण किया, जल वाष्प को लाल-गर्म लोहे से 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, यह सबसे सामान्य पदार्थों में से एक है। रासायनिक तत्व. उन्होंने इसे हाइड्रोजन नाम दिया (ग्रीक हाइडोर से - पानी और गेनाओ - जन्म देना) - "पानी को जन्म देना।" पानी की संरचना की स्थापना ने "फ्लॉजिस्टन सिद्धांत" को समाप्त कर दिया। रूसी नाम "हाइड्रोजन" रसायनज्ञ एम.एफ. सोलोवोव द्वारा प्रस्तावित किया गया था (सेमी।सोलोविएव मिखाइल फेडोरोविच) 1824 में। 18वीं और 19वीं शताब्दी के मोड़ पर, यह पाया गया कि हाइड्रोजन परमाणु (अन्य तत्वों के परमाणुओं की तुलना में) बहुत हल्का है, और हाइड्रोजन परमाणु के वजन (द्रव्यमान) को तुलना के लिए एक इकाई के रूप में लिया गया था। तत्वों के परमाणु द्रव्यमान। हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान को 1 के बराबर मान दिया गया था।
प्रकृति में होना
हाइड्रोजन पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का लगभग 1% है (सभी तत्वों में 10 वां स्थान)। हाइड्रोजन व्यावहारिक रूप से हमारे ग्रह पर अपने मुक्त रूप में कभी नहीं पाया जाता है (इसके निशान ऊपरी वायुमंडल में पाए जाते हैं), लेकिन यह पानी की संरचना में पृथ्वी पर लगभग हर जगह वितरित किया जाता है। तत्व हाइड्रोजन जीवित जीवों, प्राकृतिक गैस, तेल, कोयले के कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिकों का एक हिस्सा है। यह निश्चित रूप से, पानी की संरचना में (वजन से लगभग 11%), विभिन्न प्राकृतिक क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स और खनिजों में निहित है, जिसमें एक या अधिक ओएच हाइड्रॉक्सो समूह होते हैं।
एक तत्व के रूप में हाइड्रोजन ब्रह्मांड पर हावी है। यह सूर्य और अन्य तारों के द्रव्यमान का लगभग आधा है, यह कई ग्रहों के वातावरण में मौजूद है।
रसीद
हाइड्रोजन को कई प्रकार से प्राप्त किया जा सकता है। उद्योग में इसके लिए प्राकृतिक गैसों का उपयोग किया जाता है, साथ ही कोयले और अन्य ईंधन के तेल शोधन, कोकिंग और गैसीकरण से प्राप्त गैसों का भी उपयोग किया जाता है। प्राकृतिक गैस से हाइड्रोजन के उत्पादन में (मुख्य घटक मीथेन है), जल वाष्प के साथ इसकी उत्प्रेरक बातचीत और ऑक्सीजन के साथ अधूरा ऑक्सीकरण किया जाता है:
सीएच 4 + एच 2 ओ \u003d सीओ + 3 एच 2 और सीएच 4 + 1/2 ओ 2 \u003d सीओ 2 + 2 एच 2
कोक गैस और रिफाइनरी गैसों से हाइड्रोजन का पृथक्करण गहरी शीतलन के दौरान उनके द्रवीकरण और गैसों के मिश्रण से हटाने पर आधारित है जो हाइड्रोजन की तुलना में अधिक आसानी से द्रवीभूत होते हैं। सस्ती बिजली की उपस्थिति में, पानी के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन प्राप्त किया जाता है, क्षार समाधानों के माध्यम से विद्युत प्रवाहित किया जाता है। प्रयोगशाला स्थितियों के तहत, एसिड के साथ धातुओं की बातचीत से हाइड्रोजन आसानी से प्राप्त होता है, उदाहरण के लिए, हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ जस्ता।
भौतिक और रासायनिक गुण
सामान्य परिस्थितियों में, हाइड्रोजन हल्का होता है (घनत्व at सामान्य स्थिति 0.0899 किग्रा/एम 3) रंगहीन गैस। गलनांक -259.15 डिग्री सेल्सियस, क्वथनांक -252.7 डिग्री सेल्सियस। तरल हाइड्रोजन (क्वथनांक पर) का घनत्व 70.8 किग्रा / मी 3 है और यह सबसे हल्का तरल है। मानक इलेक्ट्रोड क्षमता एच 2 / एच - में जलीय घोल 0 के बराबर लिया। हाइड्रोजन पानी में खराब घुलनशील है: 0 ° C पर, घुलनशीलता 0.02 सेमी 3 / मिली से कम है, लेकिन यह कुछ धातुओं (स्पंज आयरन और अन्य) में अत्यधिक घुलनशील है, विशेष रूप से धातु पैलेडियम में (के बारे में) धातु के 1 आयतन में हाइड्रोजन के 850 आयतन)। हाइड्रोजन के दहन की ऊष्मा 143.06 MJ/kg है।
डायटोमिक एच 2 अणुओं के रूप में मौजूद है। 300 K पर परमाणुओं में H2 का पृथक्करण स्थिरांक 2.56 · 10 -34 है। परमाणुओं में H2 अणु की पृथक्करण ऊर्जा 436 kJ/mol है। एच 2 अणु में आंतरिक दूरी 0.07414 एनएम है।
चूंकि प्रत्येक एच परमाणु के नाभिक, जो अणु का हिस्सा है, का अपना स्पिन होता 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 है) और पैराहाइड्रोजेन (पी-एच 2) के रूप में (स्पिन के अलग-अलग झुकाव हैं)। सामान्य परिस्थितियों में, सामान्य हाइड्रोजन 75% o-H2 और 25% p-H2 का मिश्रण होता है। P- और o-H 2 के भौतिक गुण एक दूसरे से थोड़े भिन्न होते हैं। तो, यदि शुद्ध o-H 2 का क्वथनांक 20.45 K है, तो शुद्ध pH 2 20.26 K है। o-H 2 का pH 2 में परिवर्तन 1418 J / mol ऊष्मा के विमोचन के साथ होता है।
वैज्ञानिक साहित्य में बार-बार विचार व्यक्त किए गए हैं कि उच्च दबाव (10 GPa से ऊपर) और कम तापमान (लगभग 10 K और नीचे) पर, ठोस हाइड्रोजन, जो आमतौर पर हेक्सागोनल आणविक-प्रकार की जाली में क्रिस्टलीकृत होता है, एक पदार्थ में बदल सकता है धात्विक गुण, संभवतः एक सुपरकंडक्टर भी। हालाँकि, इस तरह के संक्रमण की संभावना पर अभी भी कोई स्पष्ट डेटा नहीं है।
एच 2 अणु में परमाणुओं के बीच रासायनिक बंधन की उच्च शक्ति (जो, उदाहरण के लिए, आणविक कक्षीय विधि का उपयोग करके, इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि इस अणु में इलेक्ट्रॉन युग्म बंधन कक्षीय में है, और ढीला कक्षीय है इलेक्ट्रॉनों से आबाद नहीं) इस तथ्य की ओर जाता है कि कमरे के तापमान पर गैसीय हाइड्रोजन रासायनिक रूप से निष्क्रिय है। तो, बिना गर्म किए, साधारण मिश्रण के साथ, हाइड्रोजन केवल गैसीय फ्लोरीन के साथ (विस्फोट के साथ) प्रतिक्रिया करता है:
एच 2 + एफ 2 \u003d 2एचएफ + क्यू।
यदि कमरे के तापमान पर हाइड्रोजन और क्लोरीन के मिश्रण को पराबैंगनी प्रकाश से किरणित किया जाता है, तो हाइड्रोजन क्लोराइड एचसीएल का तत्काल गठन देखा जाता है। ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन की प्रतिक्रिया एक विस्फोट के साथ होती है यदि एक उत्प्रेरक, धातु पैलेडियम (या प्लेटिनम), इन गैसों के मिश्रण में पेश किया जाता है। प्रज्वलित होने पर, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का मिश्रण (तथाकथित विस्फोटक गैस (सेमी।विस्फोटक गैस)) विस्फोट होता है, और मिश्रण में विस्फोट हो सकता है जिसमें हाइड्रोजन सामग्री 5 से 95 मात्रा प्रतिशत तक होती है। हवा में शुद्ध हाइड्रोजन या शुद्ध ऑक्सीजन बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ चुपचाप जलता है:
एच 2 + 1 / 2 ओ 2 \u003d एच 2 ओ + 285.75 केजे / मोल
यदि हाइड्रोजन अन्य गैर-धातुओं और धातुओं के साथ संपर्क करता है, तो केवल कुछ शर्तों के तहत (ताप, उच्च दबाव, उत्प्रेरक की उपस्थिति)। इस प्रकार हाइड्रोजन नाइट्रोजन के साथ उत्क्रमणीय अभिक्रिया करता है उच्च रक्तचाप(20-30 एमपीए और अधिक) और एक उत्प्रेरक - लोहा की उपस्थिति में 300-400 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर:
3एच 2 + एन 2 = 2एनएच 3 + क्यू।
इसके अलावा, केवल गर्म होने पर, हाइड्रोजन हाइड्रोजन सल्फाइड H2S बनाने के लिए सल्फर के साथ प्रतिक्रिया करता है, ब्रोमीन के साथ - हाइड्रोजन ब्रोमाइड HBr बनाने के लिए, आयोडीन के साथ - हाइड्रोजन आयोडाइड HI बनाने के लिए। हाइड्रोजन विभिन्न संघटनों के हाइड्रोकार्बन का मिश्रण बनाने के लिए कोयले (ग्रेफाइट) के साथ प्रतिक्रिया करता है। हाइड्रोजन बोरोन, सिलिकॉन और फास्फोरस 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 एक आयनिक बंधन चरित्र के साथ यौगिक बनाने में सक्षम होता है, जिसमें ऑक्सीकरण अवस्था -1 में हाइड्रोजन होता है। इसलिए, जब कैल्शियम को हाइड्रोजन के वातावरण में गर्म किया जाता है, तो संरचना CaH2 का नमक जैसा हाइड्राइड बनता है। पॉलीमेरिक एल्यूमीनियम हाइड्राइड (AlH 3) x - सबसे मजबूत कम करने वाले एजेंटों में से एक - अप्रत्यक्ष रूप से प्राप्त किया जाता है (उदाहरण के लिए, ऑर्गेनोएल्युमिनियम यौगिकों का उपयोग करके)। कई संक्रमण धातुओं (उदाहरण के लिए, जिरकोनियम, हेफ़नियम, आदि) के साथ, हाइड्रोजन चर 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, हाइड्रोजन की कई धातुओं को उनके आक्साइड (जैसे लोहा, निकल, सीसा, टंगस्टन, तांबा, आदि) से कम करने की क्षमता पर ध्यान दिया जाना चाहिए। इसलिए, जब 400-450 ° C और उससे अधिक 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 \u003d 2Fe + 3H 2 O।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि मैंगनीज से परे मानक क्षमता की श्रृंखला में स्थित धातुओं को ही हाइड्रोजन द्वारा ऑक्साइड से कम किया जा सकता है। अधिक सक्रिय धातुएं (मैंगनीज सहित) ऑक्साइड से धातु में कम नहीं होती हैं।
हाइड्रोजन कई को डबल या ट्रिपल बॉन्ड के माध्यम से जोड़ सकता है कार्बनिक यौगिक(ये तथाकथित हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रियाएं हैं)। उदाहरण के लिए, एक निकल उत्प्रेरक की उपस्थिति में, एथिलीन C 2 H 4 का हाइड्रोजनीकरण किया जा सकता है, और ईथेन C 2 H 6 बनता है:
सी 2 एच 4 + एच 2 \u003d सी 2 एच 6।
उद्योग में कार्बन मोनोऑक्साइड (II) और हाइड्रोजन की परस्पर क्रिया मेथनॉल का उत्पादन करती है:
2 एच 2 + सीओ \u003d सीएच 3 ओएच।
ऐसे यौगिकों में जिनमें एक हाइड्रोजन परमाणु एक अधिक विद्युतीय तत्व E (E = F, Cl, O, N) के एक परमाणु से जुड़ा होता है, अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड बनते हैं (सेमी।हाइड्रोजन बंध)(एक या दो के दो ई परमाणु विभिन्न तत्वएच परमाणु के माध्यम से परस्पर जुड़े हुए हैं: ई "... एच ... ई"", और तीनों परमाणु एक ही सीधी रेखा पर स्थित हैं)। इस तरह के बंधन पानी, अमोनिया, मेथनॉल, आदि और सीसे के अणुओं के बीच मौजूद होते हैं। इन पदार्थों के क्वथनांक में ध्यान देने योग्य वृद्धि, वाष्पीकरण की ऊष्मा 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) में कुछ धातुओं के उत्पादन में कम करने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है। हाइड्रोजनीकरण (सेमी।हाइड्रोजनीकरण)प्राकृतिक वनस्पति तेलों से ठोस वसा मिलती है - मार्जरीन। तरल हाइड्रोजन का उपयोग रॉकेट ईंधन के रूप में और 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 दहन की प्रतिक्रिया होगी, और हाइड्रोजन ऊर्जा ऊर्जा उत्पादन के पारंपरिक स्रोतों (कोयला, तेल, आदि) को बदल देगी। उसी समय, यह माना गया कि बड़े पैमाने पर हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए पानी के इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग करना संभव होगा। जल इलेक्ट्रोलिसिस एक ऊर्जा-गहन प्रक्रिया है, और वर्तमान में औद्योगिक पैमाने पर इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा हाइड्रोजन प्राप्त करना लाभहीन है। लेकिन यह उम्मीद की गई थी कि इलेक्ट्रोलिसिस मध्यम तापमान (500-600 डिग्री सेल्सियस) गर्मी के उपयोग पर आधारित होगा, जो कि काम के दौरान बड़ी मात्रा में होता है। नाभिकीय ऊर्जा यंत्र. यह ऊष्मा सीमित उपयोग की है, और इसकी मदद से हाइड्रोजन प्राप्त करने की संभावना से पारिस्थितिकी की दोनों समस्याएँ हल हो जाएँगी (जब हाइड्रोजन को हवा में जलाया जाता है, तो पर्यावरण से उत्पन्न होने वाली मात्रा हानिकारक पदार्थन्यूनतम) और मध्यम-तापमान ताप के उपयोग की समस्या। हालाँकि, चेरनोबिल आपदा के बाद, विकास परमाणु ऊर्जाहर जगह जम जाता है, जिससे ऊर्जा का निर्दिष्ट स्रोत अनुपलब्ध हो जाता है। इसलिए, ऊर्जा स्रोत के रूप में हाइड्रोजन के व्यापक उपयोग की संभावना अभी भी कम से कम 21वीं सदी के मध्य तक बदल रही है।
संचलन की विशेषताएं
हाइड्रोजन जहरीला नहीं है, लेकिन इसे संभालते समय, इसकी उच्च आग और विस्फोट के खतरे को लगातार ध्यान में रखना चाहिए, और कुछ ठोस पदार्थों के माध्यम से भी गैस को फैलाने की उच्च क्षमता के कारण हाइड्रोजन के विस्फोट का खतरा बढ़ जाता है। हाइड्रोजन के वातावरण में किसी भी हीटिंग ऑपरेशन को शुरू करने से पहले, आपको यह सुनिश्चित करना चाहिए कि यह साफ है (जब एक परखनली में हाइड्रोजन को प्रज्वलित करते हुए उल्टा कर दिया जाता है, तो ध्वनि सुस्त होनी चाहिए, भौंकने की 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 बांड बनाने के लिए हाइड्रोजन की क्षमता निर्णायक भूमिकाप्रोटीन की स्थानिक चतुर्धातुक संरचना को बनाए रखने के साथ-साथ पूरकता के सिद्धांत के कार्यान्वयन में (सेमी।पूरक)न्यूक्लिक एसिड के निर्माण और कार्यों में (यानी आनुवंशिक जानकारी के भंडारण और कार्यान्वयन में), सामान्य तौर पर, आणविक स्तर पर "मान्यता" के कार्यान्वयन में। हाइड्रोजन (एच + 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, जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाओं में, नाइट्रोजन स्थिरीकरण और जीवाणु प्रकाश संश्लेषण में, एसिड बनाए रखने में -बेस बैलेंस और होमियोस्टेसिस (सेमी।होमियोस्टेसिस), झिल्ली परिवहन प्रक्रियाओं में। इस प्रकार, ऑक्सीजन और कार्बन के साथ, हाइड्रोजन जीवन की घटनाओं का संरचनात्मक और कार्यात्मक आधार बनाती है।

विश्वकोश शब्दकोश. 2009 .

समानार्थी शब्द:

अन्य शब्दकोशों में देखें "हाइड्रोजन" क्या है:

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

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