HİDROJEN
Güneş sisteminin özü hidrojen ve helyumdan oluşur. Hidrojen, dünya üzerinde yalnızca bütün doğal organik (hHİDROJEN
Güneş sisteminin özü hidrojen ve helyumdan oluşur. Hidrojen, dünya üzerinde yalnızca bütün doğal organik (hayvansal ve bitkisel) bileşiklerin ve sentetik maddelerin yapısında yer almakla kalmaz, aynı zamanda suyun, asitlerin ve bazların, ayrıca hidrokarbonların yapısında da yer alır. Hava kirliliğine yol açmadığı için de ideal bir yakıttır ve insanların uzayı fethetmede yararlanacağı vazgeçilmez bir maddedir.
TANIMI
Hidrojen çevre sıcaklığı koşullarında ve normal basınç altında renksiz, kokusuz ve yanıcı bir gazdır. Simgesi H, atom numarası
1 olan bu element, periyodik sınıflamada ilk sırada yer alır ve en basit atom yapışma sahiptir. Gerçekten de çekirdeği bir tek protondan oluşur, atomu ise bir tek elektron taşır.
KEŞFİ
Hidrojen sözcüğü, «su üreten» anlamına gelir: bu terim, 1787’de Fransız kimyacı Antoine Laurent de Lavoisier tara&ndan önerildi. Ama bu element çok uzun süreden beri biliniyordu, çünkü Paracelsus XVI. yy’da, bir metal ile bir asidi bir araya getirerek gerçekleştirdiği kimyasal tepkime sonucunda hidrojen elde etmişti. Ne var ki onun elde ettiği bu gaz, bütünüyle kimyasal bir cisim olarak kabul edilmedi ve öteki yanıcı gazlarla, örneğin karbon oksitle karıştırıldı. Hidrojeni öteki gazlardan ayırt eden, 1766’da Henry Cavendısh oldu. Bu kimyacı, belirli miktarlarda asit ve metalden elde ettiği bu gazın (sülfürik asidin demire etkimesiyle hidrojen elde etmişti) yoğunluğunu ve hacmini ölçtü; flojistik varsayımına dayanarak adını «yanar hava» koydu.
KÖKENİ
Hidrojen en bol bulunan elementtir, çünkü bütün atomların yüzde 90’ını oluşturur, ki bu oran, tüm evrenin kütlesinin dörtte üçü demektir. Şimdiye kadar oluşmuş ve hâlâ oluşmakta olan en ağır elementlerin içinde hidrojen ve helyum vardır. Güneşin ve yıldızların yapısında yer alan hidrojen, büyük enerjilerin açığa çıkmasına neden olan nükleer tepkimelerde belirleyici rol oynar. Bazı yıldızların sahip olduğu çok yüksek sıcaklıklar (106 ilâ 107 °C), hidrojen çekirdeklerinin kaynaşmasını (füzyon) sağlar; bunun sonucunda büyük miktarlarda enerji açığa çıkar. Helyumun oluşum kaynağını açıklamak için birçok nükleer tepkime biçimi ileri sürülmüştür: karbon çevrimi tepkimesi ve proton-proton tepkimesi vb. Bu nükleer tepkime şu biçimde ifade edilir:
4}H ^jHe + 2e~ + enerji.
Buna karşılık hidrojen, yerkabuğunun kütlesinin yalnızca yüzde 0,76’sını oluşturur. Gerçekten de yeryüzünde, içinde en fazla hidrojen taşıyan madde sudur. Hidrojene serbest halde seyrek rastlanır. Hidrojen, yanardağların püskürttüğü gazların temel öğesidir. Bu gazın uzayda dağılması, dünya atmosferinde milyonda bir oranında bulunmasını açıklar.
ÖZELLİKLERİ
Hidrojen, 1 atmosfer basınç altında ve 25 °C sıcaklıkta 0,089 88 g/l (gram/litre) olan özgül ağırlığıyla kimyasal maddeler arasında özgül ağırlığı en küçük olan elementtir.
Hidrojen gazı, H2 moleküllerinden oluşur. Bu moleküllerin iki atomu birbirine basit kovalans bağıyla bağlanmıştır, öyle ki her atom, helyum atomunun kararlı yerleşim düzenine sahiptir. Hidrojen atomu (H2) kutupsal değildir; moleküller arasındaki zayıf çekme gücü (moleküllerarası çekim), dolayısıyla kaynama ve kaynaşma (füzyon) noktaları çok düşüktür; ilki -252,87 °C, İkincisi -259,14 “C’dir.
Hidrojen, bütün gazlar içinde yayılma katsayısı en yüksek olan gazdır: kil ya da kauçuk gibi gözenekli yüzeylerin hatta bazı metallerin içine işler. Böylece, hidrojenin bir palladyum tüpünün yüzeylerinden geçirilmesi, bu gazın saflaştırılması için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Hidrojen aynı zamanda demirin içinde de yayılabilir, böylece bu metali kırılgan hale getirir. Henüz inceleme aşamasında olan bu özelliğinden yayarlanılarak, metal hidrürler içinde hidrojen stoklanabilmektedir.
Kriyoteknik Vulcain motorunun denenmesi. Sıvı hidrojen ve sıvı oksijenle çalışan bu aygıt, Ariane 5 füzesinin orta katında kullanılmaktadır.
TEPKİMELERİ
Hidrojen, elementlerin periyodik sınıflanmasında yer alan I / grubu metalleriyle, özellikle sodyumla 2 Na (katı) + H2 (gaz) — 2NaH (katı) biçiminde tepkimeye girdiği gibi, IIA grubunu oluş turan en ağır metallerle de (baryum, stronsiyum ve kalsiyum) tep kimeye girerek hidrürleri oluşturur. Bir alkali halojenür içinde çö zündürülen hidrür, anotta (artı elektrot) gaz halinde hidrojeı oluşturarak H~ anyonunun varlığını belli eder; oysa su ile yapılaı klasik elektrolizde hidrojen gaz halinde bu kez katotta (eksi elek trot) belirir. Sodyum borohidrür (NaBH4) ve lityum alüminohid rür (LiAlHJ gibi karmaşık bor ve alüminyum hidrürleri, sentez de, karboksilik asitlerle, organik bileşiklerle indirgeyici etken ola rak kullanılır.
HİDROJENİN
İZOTOPLARI
rrcryum ( |H)7 hidrojenin normal izotopudur. 1932’de Ha-rcld Urey, bu elementin kararlı çoğal izotopunu buldu: ağır hidrojen (1H) veya döteryum D Bu izotopun çekirdeğinde rrctona bağlı bir tek nötron varcı. 1935’te Emest Rutherford, cccerofosforik asidi hızlı döte-rcnlarla bombardıman ederek r:r üçüncü izotopu, yani trityumu fH) elde etti. Bu izotopun çekirdeği bir proton ve iki nötrondan oluşur. Trityum radyo-aknftır ve çekirdeğinden bir e_eKtron atarak helyuma parça-
‘“h ->• 2He + e”.
Döteryum, ağırsu (döter-y-m oksit, D20) üretiminde
anılır. Ağırsudan yaygın
c^rak. uranyum kullanan nük–îzz reaktörlerde, nötronları ya-• aşlatmak amacıyla yararlanılır.
HİDROJENİN
ÖZELLİKLERİ
1
1,007 97 İs1 +1,-1 1,2 A
-259,14 °C -252,87 °C ;H2H
:Î4
r. numarası r. kütlesi tren dizilişi cr_kier t. var.çap: n^îasi
5 hidrojen bombası), «ainaştnlarak «î-j zciopianna ■îî ~s cakanır. Bu »srt/jmdur.
ayvansal ve bitkisel) bileşiklerin ve sentetik maddelerin yapısında yer almakla kalmaz, aynı zamanda suyun, asitlerin ve bazların, ayrıca hidrokarbonların yapısında da yer alır. Hava kirliliğine yol açmadığı için de ideal bir yakıttır ve insanların uzayı fethetmede yararlanacağı vazgeçilmez bir maddedir.
TANIMI
Hidrojen çevre sıcaklığı koşullarında ve normal basınç altında renksiz, kokusuz ve yanıcı bir gazdır. Simgesi H, atom numarası
1 olan bu element, periyodik sınıflamada ilk sırada yer alır ve en basit atom yapışma sahiptir. Gerçekten de çekirdeği bir tek protondan oluşur, atomu ise bir tek elektron taşır.
KEŞFİ
Hidrojen sözcüğü, «su üreten» anlamına gelir: bu terim, 1787’de Fransız kimyacı Antoine Laurent de Lavoisier tara&ndan önerildi. Ama bu element çok uzun süreden beri biliniyordu, çünkü Paracelsus XVI. yy’da, bir metal ile bir asidi bir araya getirerek gerçekleştirdiği kimyasal tepkime sonucunda hidrojen elde etmişti. Ne var ki onun elde ettiği bu gaz, bütünüyle kimyasal bir cisim olarak kabul edilmedi ve öteki yanıcı gazlarla, örneğin karbon oksitle karıştırıldı. Hidrojeni öteki gazlardan ayırt eden, 1766’da Henry Cavendısh oldu. Bu kimyacı, belirli miktarlarda asit ve metalden elde ettiği bu gazın (sülfürik asidin demire etkimesiyle hidrojen elde etmişti) yoğunluğunu ve hacmini ölçtü; flojistik varsayımına dayanarak adını «yanar hava» koydu.
KÖKENİ
Hidrojen en bol bulunan elementtir, çünkü bütün atomların yüzde 90’ını oluşturur, ki bu oran, tüm evrenin kütlesinin dörtte üçü demektir. Şimdiye kadar oluşmuş ve hâlâ oluşmakta olan en ağır elementlerin içinde hidrojen ve helyum vardır. Güneşin ve yıldızların yapısında yer alan hidrojen, büyük enerjilerin açığa çıkmasına neden olan nükleer tepkimelerde belirleyici rol oynar. Bazı yıldızların sahip olduğu çok yüksek sıcaklıklar (106 ilâ 107 °C), hidrojen çekirdeklerinin kaynaşmasını (füzyon) sağlar; bunun sonucunda büyük miktarlarda enerji açığa çıkar. Helyumun oluşum kaynağını açıklamak için birçok nükleer tepkime biçimi ileri sürülmüştür: karbon çevrimi tepkimesi ve proton-proton tepkimesi vb. Bu nükleer tepkime şu biçimde ifade edilir:
4}H ^jHe + 2e~ + enerji.
Buna karşılık hidrojen, yerkabuğunun kütlesinin yalnızca yüzde 0,76’sını oluşturur. Gerçekten de yeryüzünde, içinde en fazla hidrojen taşıyan madde sudur. Hidrojene serbest halde seyrek rastlanır. Hidrojen, yanardağların püskürttüğü gazların temel öğesidir. Bu gazın uzayda dağılması, dünya atmosferinde milyonda bir oranında bulunmasını açıklar.
ÖZELLİKLERİ
Hidrojen, 1 atmosfer basınç altında ve 25 °C sıcaklıkta 0,089 88 g/l (gram/litre) olan özgül ağırlığıyla kimyasal maddeler arasında özgül ağırlığı en küçük olan elementtir.
Hidrojen gazı, H2 moleküllerinden oluşur. Bu moleküllerin iki atomu birbirine basit kovalans bağıyla bağlanmıştır, öyle ki her atom, helyum atomunun kararlı yerleşim düzenine sahiptir. Hidrojen atomu (H2) kutupsal değildir; moleküller arasındaki zayıf çekme gücü (moleküllerarası çekim), dolayısıyla kaynama ve kaynaşma (füzyon) noktaları çok düşüktür; ilki -252,87 °C, İkincisi -259,14 “C’dir.
Hidrojen, bütün gazlar içinde yayılma katsayısı en yüksek olan gazdır: kil ya da kauçuk gibi gözenekli yüzeylerin hatta bazı metallerin içine işler. Böylece, hidrojenin bir palladyum tüpünün yüzeylerinden geçirilmesi, bu gazın saflaştırılması için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Hidrojen aynı zamanda demirin içinde de yayılabilir, böylece bu metali kırılgan hale getirir. Henüz inceleme aşamasında olan bu özelliğinden yayarlanılarak, metal hidrürler içinde hidrojen stoklanabilmektedir.
Kriyoteknik Vulcain motorunun denenmesi. Sıvı hidrojen ve sıvı oksijenle çalışan bu aygıt, Ariane 5 füzesinin orta katında kullanılmaktadır.
TEPKİMELERİ
Hidrojen, elementlerin periyodik sınıflanmasında yer alan I / grubu metalleriyle, özellikle sodyumla 2 Na (katı) + H2 (gaz) — 2NaH (katı) biçiminde tepkimeye girdiği gibi, IIA grubunu oluş turan en ağır metallerle de (baryum, stronsiyum ve kalsiyum) tep kimeye girerek hidrürleri oluşturur. Bir alkali halojenür içinde çö zündürülen hidrür, anotta (artı elektrot) gaz halinde hidrojeı oluşturarak H~ anyonunun varlığını belli eder; oysa su ile yapılaı klasik elektrolizde hidrojen gaz halinde bu kez katotta (eksi elek trot) belirir. Sodyum borohidrür (NaBH4) ve lityum alüminohid rür (LiAlHJ gibi karmaşık bor ve alüminyum hidrürleri, sentez de, karboksilik asitlerle, organik bileşiklerle indirgeyici etken ola rak kullanılır.
HİDROJENİN
İZOTOPLARI
rrcryum ( |H)7 hidrojenin normal izotopudur. 1932’de Ha-rcld Urey, bu elementin kararlı çoğal izotopunu buldu: ağır hidrojen (1H) veya döteryum D Bu izotopun çekirdeğinde rrctona bağlı bir tek nötron varcı. 1935’te Emest Rutherford, cccerofosforik asidi hızlı döte-rcnlarla bombardıman ederek r:r üçüncü izotopu, yani trityumu fH) elde etti. Bu izotopun çekirdeği bir proton ve iki nötrondan oluşur. Trityum radyo-aknftır ve çekirdeğinden bir e_eKtron atarak helyuma parça-
‘“h ->• 2He + e”.
Döteryum, ağırsu (döter-y-m oksit, D20) üretiminde
__anılır. Ağırsudan yaygın
c^rak. uranyum kullanan nük–îzz reaktörlerde, nötronları ya-• aşlatmak amacıyla yararlanılır.
HİDROJENİN
ÖZELLİKLERİ
1
1,007 97 İs1 +1,-1 1,2 A
-259,14 °C -252,87 °C ;H2H
:Î4
r. numarası r. kütlesi tren dizilişi cr_kier t. var.çap: n^îasi
5 hidrojen bombası), «ainaştnlarak «î-j zciopianna ■îî ~s cakanır. Bu »srt/jmdur.