హైడ్రోజన్ గురించి మరింత తెలుసుకోండి
హైడ్రోజన్ అనేది విశ్వంలో తేలికైన రసాయన మూలకం మరియు ఇతర హైడ్రోజన్ పరమాణువులతో బంధించగల సామర్థ్యం కలిగి ఉంటుంది, ఇది అనేక ఉపయోగాలున్న వాయువును ఏర్పరుస్తుంది.
అన్‌స్ప్లాష్‌లో ఫ్లోరెన్సియా వియాడనా చిత్రం
హైడ్రోజన్ అనేది ఇప్పటి వరకు తెలిసిన అన్ని మూలకాలలో అతి చిన్న పరమాణు ద్రవ్యరాశి (1 u) మరియు అతి చిన్న పరమాణు సంఖ్య (Z=1) కలిగిన రసాయన మూలకం. ఆవర్తన పట్టికలోని IA కుటుంబం (క్షార లోహాలు) యొక్క మొదటి కాలంలో ఉంచబడినప్పటికీ, హైడ్రోజన్‌కు ఈ కుటుంబంలోని మూలకాలకు సమానమైన భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలు లేవు మరియు అందువల్ల, దానిలో భాగం కాదు. మొత్తంమీద, హైడ్రోజన్ మొత్తం విశ్వంలో అత్యంత సమృద్ధిగా ఉన్న మూలకం మరియు భూమిపై నాల్గవ అత్యంత సమృద్ధిగా ఉన్న మూలకం.
హైడ్రోజన్ ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉంది, అంటే, ఇది మానవులకు తెలిసిన ఇతర రసాయన మూలకాన్ని పోలి ఉండదు. హైడ్రోజన్ సాధారణంగా మీథేన్ మరియు నీరు వంటి అనేక రకాల సేంద్రీయ మరియు అకర్బన పదార్ధాల కూర్పులో పాల్గొంటుంది.ఇది రసాయన పదార్ధాలలో భాగం కానప్పుడు, ఇది ప్రత్యేకంగా వాయు రూపంలో కనుగొనబడుతుంది, దీని సూత్రం H2.
దాని సహజ స్థితిలో మరియు సాధారణ పరిస్థితులలో, హైడ్రోజన్ రంగులేని, వాసన లేని మరియు రుచిలేని వాయువు. ఇది శక్తిని నిల్వ చేయగల గొప్ప సామర్ధ్యం కలిగిన అణువు మరియు ఈ కారణంగా విద్యుత్ మరియు ఉష్ణ శక్తి యొక్క పునరుత్పాదక మూలంగా దాని ఉపయోగం విస్తృతంగా పరిశోధించబడింది.
హైడ్రోజన్ ఆవిష్కరణ
16వ శతాబ్దం మధ్యలో, పరేసెల్వ్స్ కొన్ని లోహాలను ఆమ్లాలతో చర్య జరపాలని నిర్ణయించుకున్నాడు మరియు హైడ్రోజన్‌ను పొందడం ముగించాడు. గతంలో పరీక్షించినప్పటికీ, హెన్రీ కావెండిష్ మండే వాయువుల నుండి హైడ్రోజన్‌ను వేరు చేయగలిగాడు మరియు 1766లో దానిని రసాయన మూలకంగా పరిగణించాడు.
లోహం కాదు, చాలా తక్కువ నాన్-మెటల్ ఆవర్తన పట్టికలో దాని ప్రత్యేకతను కంపోజ్ చేస్తుంది. 1773లో, ఆంటోయిన్ లావోసియర్ ఈ రసాయనానికి హైడ్రోజన్ అనే పేరు పెట్టారు, ఇది గ్రీకు నుండి ఉద్భవించింది. హైడ్రో మరియు జన్యువులు, మరియు నీటి జనరేటర్ అని అర్థం.
ప్రకృతిలో హైడ్రోజన్
- హైడ్రోజన్ అనేక సేంద్రీయ పదార్ధాల (ప్రోటీన్లు, కార్బోహైడ్రేట్లు, విటమిన్లు మరియు లిపిడ్లు) మరియు అకర్బన (యాసిడ్లు, స్థావరాలు, లవణాలు మరియు హైడ్రైడ్లు) యొక్క రసాయన కూర్పులో భాగం;
- వాతావరణ గాలిలో, ఇది ఒక వాయు రూపంలో ఉంటుంది, ఇది పరమాణు రూపం H2 ద్వారా ప్రాతినిధ్యం వహిస్తుంది, ఇది రెండు హైడ్రోజన్ పరమాణువుల మధ్య సమయోజనీయ బంధం ద్వారా ఏర్పడుతుంది;
- హైడ్రోజన్ కూడా నీటి అణువులను తయారు చేస్తుంది, ఇది జీవితానికి ముఖ్యమైన వనరు.
హైడ్రోజన్ మూలాలు
భూమిపై, హైడ్రోజన్ దాని స్వచ్ఛమైన రూపంలో కనుగొనబడలేదు, కానీ దాని మిశ్రమ రూపంలో (హైడ్రోకార్బన్లు మరియు ఉత్పన్నాలు). ఈ కారణంగా, హైడ్రోజన్‌ను వివిధ వనరుల నుండి సేకరించాలి. హైడ్రోజన్ యొక్క ప్రధాన వనరులు:
- సహజ వాయువు;
- ఇథనాల్;
- మిథనాల్;
- నీటి;
- బయోమాస్;
- మీథేన్;
- ఆల్గే మరియు బాక్టీరియా;
- గ్యాసోలిన్ మరియు డీజిల్.
అటామిక్ హైడ్రోజన్ లక్షణాలు
- ఇది మూడు ఐసోటోప్‌లను కలిగి ఉంటుంది (ఒకే పరమాణు సంఖ్య మరియు విభిన్న ద్రవ్యరాశి సంఖ్యలు కలిగిన పరమాణువులు), అవి ప్రోటియం (1H1), డ్యూటెరియం (1H2) మరియు ట్రిటియం (1H3);
- ఒక ఎలక్ట్రానిక్ స్థాయిని మాత్రమే కలిగి ఉంటుంది;
- దాని ప్రధాన భాగంలో ఒకే ప్రోటాన్ ఉంటుంది;
- దాని ఎలక్ట్రానిక్ స్థాయిలో ఒక ఎలక్ట్రాన్ మాత్రమే ఉంది;
- న్యూట్రాన్ల సంఖ్య ఐసోటోప్ మీద ఆధారపడి ఉంటుంది - ప్రోటియం (0 న్యూట్రాన్లు), డ్యూటెరియం (1 న్యూట్రాన్) మరియు ట్రిటియం (2 న్యూట్రాన్లు);
- ఇది ఆవర్తన పట్టికలోని అతి చిన్న పరమాణు రేడియాలలో ఒకటి;
- ఇది ఏదైనా లోహ మూలకం కంటే ఎక్కువ ఎలక్ట్రోనెగటివిటీని కలిగి ఉంటుంది;
- ఇది ఏదైనా లోహ మూలకం కంటే ఎక్కువ అయనీకరణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది;
- ఇది కేషన్ (H+) లేదా అయాన్ (H-)గా రూపాంతరం చెందగల అణువు.
హైడ్రోజన్ అణువు యొక్క స్థిరత్వం వాలెన్స్ షెల్‌లో ఎలక్ట్రాన్‌ను స్వీకరించినప్పుడు సాధించబడుతుంది (అణువు యొక్క బయటి షెల్). అయానిక్ బంధాలలో, హైడ్రోజన్ ఒక లోహంతో ప్రత్యేకంగా సంకర్షణ చెందుతుంది, దాని నుండి ఎలక్ట్రాన్‌ను పొందుతుంది. సమయోజనీయ బంధాలలో, హైడ్రోజన్ దాని ఎలక్ట్రాన్‌ను అమెటల్‌తో లేదా దానితో పంచుకుంటుంది, ఒకే బంధాలను ఏర్పరుస్తుంది.
పరమాణు హైడ్రోజన్ (H2) లక్షణాలు
- గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఇది ఎల్లప్పుడూ వాయు స్థితిలో ఉంటుంది;
- ఇది మండే వాయువు;
- దీని ద్రవీభవన స్థానం -259.2°C;
- దీని మరిగే స్థానం -252.9°C;
- ఇది 2 గ్రా/మోల్‌కు సమానమైన మోలార్ ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటుంది, ఇది తేలికైన వాయువు;
- ఇది రెండు హైడ్రోజన్ పరమాణువుల మధ్య సిగ్మా సమయోజనీయ బంధాన్ని కలిగి ఉంటుంది, రకం s-s;
- అణువుల మధ్య, రెండు ఎలక్ట్రాన్ల భాగస్వామ్యం ఉంది;
- ఇది సరళ రకం పరమాణు జ్యామితిని కలిగి ఉంటుంది;
- దీని అణువులు ధ్రువ రహితమైనవి;
- దీని అణువులు ప్రేరిత ద్విధ్రువ శక్తుల ద్వారా సంకర్షణ చెందుతాయి.
మాలిక్యులర్ హైడ్రోజన్ అనేక సమ్మేళనాలతో గొప్ప రసాయన అనుబంధాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఈ లక్షణం ఒక పదార్ధం మరొకదానితో ప్రతిస్పందించే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఎందుకంటే రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పదార్థాలు సంపర్కంలోకి వచ్చినప్పటికీ, వాటి మధ్య ఎటువంటి అనుబంధం లేనప్పటికీ, ప్రతిచర్య జరగదు. ఈ విధంగా, ఇది హైడ్రోజనేషన్, దహన మరియు సాధారణ మార్పిడి వంటి ప్రతిచర్యలలో పాల్గొంటుంది.
పరమాణు హైడ్రోజన్ (H2) పొందే మార్గాలు
భౌతిక పద్ధతి
మాలిక్యులర్ హైడ్రోజన్‌ను వాతావరణ గాలి నుండి పొందవచ్చు, ఎందుకంటే ఈ మిశ్రమంలో ఉండే వాయువులలో ఇది ఒకటి. దీని కోసం, వాతావరణ గాలిని పాక్షిక ద్రవీకరణ పద్ధతికి సమర్పించడం మరియు తరువాత పాక్షిక స్వేదనం చేయడం అవసరం.
రసాయన పద్ధతి
పరమాణు హైడ్రోజన్ నిర్దిష్ట రసాయన ప్రతిచర్యల ద్వారా పొందవచ్చు, అవి:
- సాధారణ మార్పిడి: ఒక నాన్-నోబుల్ మెటల్ (Me) ఒక అకర్బన ఆమ్లం (HX)లో ఉన్న హైడ్రోజన్‌ను స్థానభ్రంశం చేస్తుంది, ఏదైనా ఉప్పు (MeX) మరియు పరమాణు హైడ్రోజన్ (H2):
- Me + HX → MeX + H2
- కోకింగ్ బొగ్గు యొక్క ఆర్ద్రీకరణ (బొగ్గు ఉప ఉత్పత్తి): ఈ ప్రతిచర్యలో బొగ్గు యొక్క కార్బన్ (C) నీటిలోని ఆక్సిజన్‌తో (H2O) సంకర్షణ చెందుతుంది, కార్బన్ మోనాక్సైడ్ మరియు హైడ్రోజన్ వాయువును ఏర్పరుస్తుంది:
- C + H2O → CO + H2
- నీటి విద్యుద్విశ్లేషణ: నీటిని విద్యుద్విశ్లేషణ ప్రక్రియకు గురిచేసినప్పుడు, ఆక్సిజన్ మరియు హైడ్రోజన్ వాయువులు ఏర్పడతాయి:
- H2O(1) → H2(g) + O2(g)
హైడ్రోజన్ యుటిలిటీస్
- రాకెట్లు లేదా కార్లకు ఇంధనం;
- లోహాలను కత్తిరించడానికి ఆర్క్-ఫ్లాష్ టార్చెస్ (విద్యుత్ శక్తిని ఉపయోగించండి);
- వెల్డ్స్;
- సేంద్రీయ సంశ్లేషణలు, మరింత ఖచ్చితంగా హైడ్రోకార్బన్ హైడ్రోజనేషన్ ప్రతిచర్యలలో;
- కొవ్వులను కూరగాయల నూనెలుగా మార్చే సేంద్రీయ ప్రతిచర్యలు;
- హైడ్రోజన్ హాలైడ్లు లేదా హైడ్రోజనేటెడ్ ఆమ్లాల ఉత్పత్తి;
- సోడియం హైడ్రైడ్ (NaH) వంటి మెటల్ హైడ్రైడ్‌ల ఉత్పత్తి.
హైడ్రోజన్ బాంబు
హైడ్రోజన్ బాంబు, H-బాంబు లేదా థర్మోన్యూక్లియర్ బాంబు అణు బాంబు, ఇది విధ్వంసానికి గొప్ప సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. దీని ఆపరేషన్ న్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్ ప్రక్రియ నుండి వచ్చింది, అందుకే దీనిని ఫ్యూజన్ బాంబ్ అని కూడా పిలుస్తారు.
హైడ్రోజన్ బాంబు పేలుడు అనేది ఫ్యూజన్ ప్రక్రియ నుండి వస్తుంది, ఇది చాలా ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, దాదాపు 10 మిలియన్ డిగ్రీల సెల్సియస్ వద్ద జరుగుతుంది. ఈ బాంబు ఉత్పత్తి ప్రక్రియ ప్రొటియం, డ్యూటెరియం మరియు ట్రిటియం అని పిలువబడే హైడ్రోజన్ ఐసోటోపుల కలయికతో ప్రారంభమవుతుంది. హైడ్రోజన్ ఐసోటోపుల జంక్షన్ అణువు యొక్క కేంద్రకం మరింత శక్తిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఎందుకంటే హీలియం న్యూక్లియైలు ఏర్పడతాయి, దీని పరమాణు ద్రవ్యరాశి హైడ్రోజన్ కంటే 4 రెట్లు ఎక్కువ.
అందువలన, తేలికగా ఉన్న కోర్ భారీగా మారుతుంది. అందువల్ల, అణు సంలీన ప్రక్రియ విచ్ఛిత్తి ప్రక్రియ కంటే వేల రెట్లు ఎక్కువ హింసాత్మకంగా ఉంటుంది. హైడ్రోజన్ బాంబు యొక్క బలం 10 మిలియన్ టన్నుల డైనమైట్‌ను చేరుకోగలదు, రేడియోధార్మిక పదార్థాన్ని మరియు విద్యుదయస్కాంత వికిరణాన్ని అణు బాంబుల కంటే చాలా ఎక్కువ స్థాయిలో విడుదల చేస్తుంది.
హైడ్రోజన్ బాంబు యొక్క మొదటి పరీక్ష, 1952లో, దాదాపు 10 మిలియన్ టన్నుల TNTకి సమానమైన శక్తిని విడుదల చేసింది. ఈ రకమైన ప్రతిచర్య సూర్యుడి వంటి నక్షత్రాలకు శక్తి వనరు కావడం గమనార్హం.ఇది 73% హైడ్రోజన్, 26% హీలియం మరియు 1% ఇతర మూలకాలతో కూడి ఉంటుంది. ఫ్యూజన్ ప్రతిచర్యలు దాని కేంద్రకంలో జరుగుతాయి, దీనిలో హైడ్రోజన్ అణువులు హీలియం అణువులను ఏర్పరుస్తాయి.
హైడ్రోజన్ గురించి సరదా వాస్తవాలు
- మాలిక్యులర్ హైడ్రోజన్ గాలి కంటే తేలికైనది మరియు జర్మన్ కౌంట్ ఫెర్డినాండ్ వాన్ జెప్పెలిన్ ద్వారా దృఢమైన ఎయిర్‌షిప్‌లలో ఉపయోగించబడింది, అందుకే ఎయిర్‌షిప్‌ల పేరు;
- మాలిక్యులర్ హైడ్రోజన్ కొన్ని బ్యాక్టీరియా మరియు ఆల్గేల ద్వారా సంశ్లేషణ చేయబడుతుంది;
- క్లీన్ ఎనర్జీ ఇంధనం ఉత్పత్తిలో హైడ్రోజన్‌ను ఉపయోగించవచ్చు;
- మీథేన్ వాయువు (CH4) హైడ్రోజన్ యొక్క ముఖ్యమైన మూలం.
