Hidrojen

Vikipedi, özgür ansiklopedi

Hidrojen (H)
H Periyodik cetvel He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba   Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra   Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo     La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Temel özellikleri
Atom numarası	1
Element serisi	Ametaller
Grup, periyot, blok	1, 1, s
Görünüş	renksiz
Atom ağırlığı	1.00794(7) g/mol
Elektron dizilimi	1s1
Enerji seviyesi başına Elektronlar	1
Fiziksel Özellikleri
Maddenin hali	Gaz
Yoğunluk	(0 °C, 101.325 kPa) 0.00008988 g/cm³
Sıvı haldeki yoğunluğu	2.267 g/cm³
Ergime noktası	14.01 °K (-259.14 °C -434.45 °F
Kaynama noktası	20.28 °K (-252.87 °C -434.45 °F
Ergime ısısı	(H2) 0.117 kJ/mol
Buharlaşma ısısı	(H2) 0.904 kJ/mol
Isı kapasitesi	(H2) 28.836 (25 °C) J/(mol·K)
Atom özellikleri
Kristal yapısı	Kübik
Yükseltgenme seviyeleri	1, -1
Elektronegatifliği	2.20 Pauling ölçeği
İyonlaşma enerjisi	1312.0 kJ/mol
Atom yarıçapı	25 pm
Atom yarıçapı (hes.)	53 pm
Kovalent yarıçapı	37.3 pm
Van der Waals yarıçapı	120 pm
Diğer özellikleri
Elektrik direnci	((300 K) 180.5 m nΩ·m (20°C'de)
Isıl iletkenlik	? W/(m·K)
Isıl genleşme	? µm/(m·K) (25°C'de)
Ses hızı	(gaz, 27 °C) 1310 m/s (?'de)
Mohs sertliği	?
Vickers sertliği	? MPa
Brinell sertliği	? MPa

Hidrojen, (Yunanca ὑδρογόνο= su yapan kelimesinden gelir) sembolü H olan 1 atom kütle sayılı elementtir. Standart sıcaklık ve basınç altında renksiz, kokusuz, metalik olmayan, tatsız, oldukça yanıcı bir biatomik gazdır (H₂). Atomik kütlesi 1.00794 g/mol ile hidrojen en hafif elementtir. Hidrojen, evrenin %75'ni oluşturan, en çok bulunan elementtir. Ana hatta bulunan yıldızların çoğunluğu plazma halinde olan hidrojenden oluşur. Elementel hidrojen dünyada az bulunur. Endüstride hidrojen methan gibi hidrokarbonlardan üretilebildiği gibi, pahalı olsa da suyun elektrolizinden de üretilebilir. Hidrojenin en yaygın doğal izotopu protium (1 proton, 0 nötron) olarak bilinir. Hidrojen pek çok elementle bileşik verebilir, suda ve pek çok organik molekülde bulunur. Su çözünür moleküller arasındaki asit-baz reaksiyonlarında 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.

Konu başlıkları 1 İsim 2 Hidrojen'in Tarihi 3 Hidrojenin Keşfi 3.1 Kuantum Teorisinin Gelişmesindeki Yeri 4 Evrende Hidrojen 5 Hidrojen Atomu 5.1 Izotopları 6 Kimyasal ve Fiziksel Özellikleri 6.1 Yanma 6.2 Hidrürler 6.3 Protonlar ve Asitler 7 Üretim 7.1 Labda Sentezi 7.2 Endüstriyel Sentez 8 Uygulamaları 9 Ayrıca Bakınız

[değiştir] İsim

Hidrojen, Latice: 'hydrogenium', eski yunanca ὕδωρ (hydor): "su" and (gen): "oluşturmak". Eski yunanca γείνομαι (geinomai): "yol açmak") Hidrojen kelimesinin pek çok anlamı vardır;

• bir elementin ismi.
• bir atom, "H .".
• Biatomik bir molekül.
• Bütün organik moleküllerin, su ve pek çok kimyasal maddeleri oluşturan atomik birim.

Hidrojenin elementel halleriyle kimyasal bileşiklerdeki hali birbirine karıştırmamalıdır.

[değiştir] Hidrojen'in Tarihi

[değiştir] Hidrojenin Keşfi

Hidrojen gazı sentetik olarak ilk defa T. Von Hohenheim (ayrıca Paracelsus, 1493 - 1521, olarak da bilinir) tarafından güçlü asitlerle metallari karıştırarak elde etmiştir. Bu kimyasal reaksiyon sonucu elde edilen bu yanıcı gazın yeni bir element olduğunun farkına varamamıştır. 1671 yılında hidrojen Robert Boyle tarafından demir çubuk ve seyreltik asid çözeltilerinin reaksiyonu sonucu üretilerek yeniden keşfedilmiştir. 1766 yılında Henry Cavendish metal asid reaksiyonuyla elde edilen, havada yanan, yandığı zaman su açığa çıkaran hidrojenin ayrı bir element olduğunun farkına varmıştır. Cavendish'in hidrojenle tanışması civa ve asitlerle yaptığı deneyler zamanında olmuştur. Başlangıçta hidrojenin civayı oluşturan birimlerden olduğunu, civanın asitle reaksiyonundan ortaya çıktığını düşünmüş, buna rağmen hidrojenin pek çok önemli özelliğini gerçekci şekilde tasvir edebilmiştir. 1783'te Antoine Lavoiser Laplace ile Cavendish'in bulduklarını tekrarlarken, yandığı zaman su üreten bu gaza hidrojen adını vermiştir. Hidrojenin ilk kullanım yerlerinden biri balonlar ve daha sonraları zeplinlerdir. Bu amaçlar için hidrojen metalik demir ve sülfürik asidin reaksiyona girmesiyle elde edilmiştir. Hidrojen Hindenburg adlı, havada yanarak yok olan zeplinde kullanılmıştır. Balonlarda daha sonraları oldukça patlayıcı olan hidrojenin yerine inert Helyum kullanılmıştır.

[değiştir] Kuantum Teorisinin Gelişmesindeki Yeri

1 proton ve 1 elektrondan oluşan hidrojen atomu, basit atomik yapısı, ışık emilim ve yayma spekturumu sayesinde atomik yapının geliştirilmesinde önemli rol oynamıştır. Hidrojen molekülünün ve ona karşılık gelen H₂⁺ katyonu basit yapısı kimyasal bağların doğası hakkında önemli bilgiler vermiş, bunu 1920'li yıllların ortalarında hidrojen atomunun kuantum mekaniği uygulaması izlemiştir.

[değiştir] Evrende Hidrojen

Hidrojen evrenin kütlece %75'ini, atom sayıca %90'nı oluşturur ve bu oranlarıyla evrende en çok bulunan elementtir. Bu element yıldızlarda, dev gaz gezegenlerinde büyük miktarda bulunur. Moleküler hidrojen bulutları yıldızların oluşumuyla bağlantılıdır. 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. Hafif ağırlığı 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 methan gazı önemi artan bir hidrojen kaynağıdır.

[değiştir] Hidrojen Atomu

[değiştir] Izotopları

Hidrojenin doğada üç izotopu vardır. Bunlar ¹H, ²H, and ³H. Oldukça kararsız diğer izotoplar (⁴H - ⁷H) laboratuar koşullarında sentezlenmiştir.

• ¹H %99.98 ile hidrojenin doğada en çok bulunan izotopudur. Bu izotop çekirdeğinde yanlızca bir proton içerdiğinden protium denilmiştir.
• ²H `hidrojenin diğer kararlı izotopudur. Döteryum olarak da bilinir. Çekirdeğinde 1 proton ve 1 nötron içerir. Deuterium yeryüzündeki hidrojenin %0.0184'nü oluşturur. Radyoaktif değildir ve belirgin bir kirliliğe yol açmaz. Suyun içinde hidrojen yerine deuterium bakımından zenginleştirilmiş suya ağır su denir. Deuterium ve bileşikleri kimyasal reaksiyonlarda radyoaktif olmayan etiketlemelerde ve ¹H-NMR da çözücü olarak kullanılır. Ağır su nükleer reaktörlerde nötron kontrolü ve soğutucu 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 silah testlerinde de havaya salınır. Tritium kimya da ve biolojide radyoetiketleme deneylerinde kullanılır.

Hidrojen, izotoplarının değişik isimleri olan tek elementtir.

[değiştir] Kimyasal ve Fiziksel Özellikleri

[değiştir] Yanma

[değiştir] Hidrürler

[değiştir] Protonlar ve Asitler

[değiştir] Üretim

[değiştir] Labda Sentezi

[değiştir] Endüstriyel Sentez

1. redirect[[]][[Media:
   

   

^sup

]]

[değiştir] Uygulamaları

HİDROJEN zehirsiz ve havadan 14,4 kez daha hafif bir gazdır. Güneş ve diğer yıldızların termonükleer tepkimeyle vermiş olduğu 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 içeriğine sahiptir (Üst ısıl değeri 140,9 MJ/kg, alt ısıl değeri 120,7 MJ/kg). 1 kg hidrojen, 2,1 kg doğalgaz veya 2,8 kg petrolün sahip olduğu 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. Isı 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 buharı olur. Bunun dışında çevreyi kirleten hiçbir gaz ve zararlı kimyasal madde (karbonmonoksit veya karbondioksit gibi) üretimi olmaz.

[değiştir] Ayrıca Bakınız

• Hidrojen depolama
• Hidrojen teknolojileri
• Hidrojen ekonomisi