गैर-धातु हाइड्रोजन। हाइड्रोजन के भौतिक और रासायनिक गुण। वे पदार्थ जिनसे यह अभिक्रिया करता है और जो हाइड्रोजन बनाता है

• पदनाम - एच (हाइड्रोजन);
• लैटिन नाम - हाइड्रोजेनियम;
• अवधि - मैं;
• समूह - 1 (आईए);
• परमाणु द्रव्यमान - 1.00794;
• परमाणु संख्या - 1;
• परमाणु त्रिज्या = 53 बजे;
• सहसंयोजक त्रिज्या = 32 बजे;
• इलेक्ट्रॉनों का वितरण - 1s 1;
• गलनांक = -259.14 डिग्री सेल्सियस;
• क्वथनांक = -252.87 डिग्री सेल्सियस;
• इलेक्ट्रोनगेटिविटी (पॉलिंग / एल्प्रेड और रोहोव) = 2.02 / -;
• ऑक्सीकरण अवस्था: +1; 0; -एक;
• घनत्व (एन। पर।) = 0.0000899 ग्राम / सेमी 3;
• मोलर आयतन = 14.1 सेमी 3 / मोल।

ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन के द्विआधारी यौगिक:

हाइड्रोजन ("पानी को जन्म देना") की खोज 1766 में अंग्रेजी वैज्ञानिक जी. कैवेंडिश ने की थी। यह प्रकृति का सबसे सरल तत्व है - एक हाइड्रोजन परमाणु में एक नाभिक और एक इलेक्ट्रॉन होता है, शायद यही कारण है कि हाइड्रोजन ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर मात्रा में तत्व है (यह अधिकांश सितारों के आधे से अधिक द्रव्यमान का निर्माण करता है)।

हाइड्रोजन के बारे में हम कह सकते हैं कि "स्पूल छोटा है, लेकिन महंगा है।" अपनी "सरलता" के बावजूद, हाइड्रोजन पृथ्वी पर सभी जीवित चीजों को ऊर्जा देता है - सूर्य पर एक निरंतर थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया होती है, जिसके दौरान चार हाइड्रोजन परमाणुओं से एक हीलियम परमाणु बनता है, इस प्रक्रिया के साथ ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा का उत्सर्जन होता है। (अधिक जानकारी के लिए, परमाणु संलयन देखें)।

पृथ्वी की पपड़ी में हाइड्रोजन का द्रव्यमान अंश केवल 0.15% है। इस बीच, पृथ्वी पर ज्ञात सभी रसायनों के भारी बहुमत (95%) में एक या अधिक हाइड्रोजन परमाणु होते हैं।

गैर-धातुओं वाले यौगिकों में (एचसीएल, एच 2 ओ, सीएच 4 ...), हाइड्रोजन अपने एकमात्र इलेक्ट्रॉन को अधिक विद्युतीय तत्वों को छोड़ देता है, +1 (अधिक बार) के ऑक्सीकरण राज्य को प्रदर्शित करता है, केवल सहसंयोजक बंधन बनाता है (सहसंयोजक देखें) गहरा संबंध)।

धातुओं (NaH, CaH 2 ...) के साथ यौगिकों में, हाइड्रोजन, इसके विपरीत, एक और इलेक्ट्रॉन को अपने एकमात्र s-कक्षक में ले जाता है, इस प्रकार अपनी इलेक्ट्रॉनिक परत को पूरा करने की कोशिश करता है, -1 (कम अक्सर) की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है। अधिक बार एक आयनिक बंधन बनता है (आयनिक बंधन देखें), क्योंकि हाइड्रोजन परमाणु और धातु परमाणु की इलेक्ट्रोनगेटिविटी में अंतर काफी बड़ा हो सकता है।

एच 2

गैसीय अवस्था में, हाइड्रोजन द्विपरमाणुक अणुओं के रूप में होता है, जो एक गैर-ध्रुवीय सहसंयोजक बंधन बनाता है।

हाइड्रोजन के अणु होते हैं:

• महान गतिशीलता;
• महान स्थायित्व;
• कम ध्रुवीकरण;
• छोटे आकार और वजन।

हाइड्रोजन गैस गुण:

• प्रकृति की सबसे हल्की गैस, रंगहीन और गंधहीन;
• पानी और कार्बनिक सॉल्वैंट्स में खराब घुलनशील;
• कम मात्रा में यह तरल और ठोस धातुओं (विशेषकर प्लैटिनम और पैलेडियम में) में घुल जाता है;
• द्रवीभूत करना मुश्किल (इसकी कम ध्रुवीकरण के कारण);
• सभी ज्ञात गैसों की उच्चतम तापीय चालकता है;
• गर्म होने पर, यह कई गैर-धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, जो एक कम करने वाले एजेंट के गुणों को दर्शाता है;
• कमरे के तापमान पर फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करता है (विस्फोट होता है): एच 2 + एफ 2 = 2एचएफ;
• हाइड्राइड बनाने के लिए धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, ऑक्सीकरण गुण दिखाता है: एच 2 + सीए = सीएएच 2;

यौगिकों में, हाइड्रोजन ऑक्सीकरण वाले की तुलना में अपने कम करने वाले गुणों को अधिक दृढ़ता से प्रकट करता है। कोयला, एल्युमिनियम और कैल्शियम के बाद हाइड्रोजन सबसे मजबूत अपचायक है। आक्साइड और गैलाइड से धातुओं और गैर-धातुओं (सरल पदार्थ) के उत्पादन के लिए हाइड्रोजन के कम करने वाले गुणों का व्यापक रूप से उद्योग में उपयोग किया जाता है।

Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O

सरल पदार्थों के साथ हाइड्रोजन की प्रतिक्रियाएं

हाइड्रोजन एक भूमिका निभाते हुए एक इलेक्ट्रॉन लेता है कम करने, प्रतिक्रियाओं में:

• साथ ऑक्सीजन(जब प्रज्वलित या उत्प्रेरक की उपस्थिति में), 2: 1 अनुपात (हाइड्रोजन: ऑक्सीजन) में, एक विस्फोटक ऑक्सीहाइड्रोजन गैस बनती है: 2H 2 0 + O 2 = 2H 2 +1 O + 572 kJ
• साथ धूसर(जब 150 डिग्री सेल्सियस-300 डिग्री सेल्सियस तक गरम किया जाता है): एच 2 0 + एस एच 2 +1 एस
• साथ क्लोरीन(जब यूवी किरणों से प्रज्वलित या विकिरणित हो): एच 2 0 + सीएल 2 = 2 एच +1 सीएल
• साथ एक अधातु तत्त्व: एच 2 0 + एफ 2 = 2 एच +1 एफ
• साथ नाइट्रोजन(जब उत्प्रेरक की उपस्थिति में या उच्च दबाव में गरम किया जाता है): 3H 2 0 + N 2 ↔ 2NH 3 +1

हाइड्रोजन एक भूमिका निभाते हुए एक इलेक्ट्रॉन दान करता है आक्सीकारक, के साथ प्रतिक्रियाओं में क्षारीयतथा क्षारीय मृदाधातु हाइड्राइड के गठन के साथ धातु - हाइड्राइड आयन एच युक्त नमक जैसे आयनिक यौगिक - सफेद रंग के अस्थिर क्रिस्टलीय पदार्थ होते हैं।

सीए + एच 2 = सीएएच 2 -1 2ना + एच 2 0 = 2एनएएच -1

हाइड्रोजन के लिए -1 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करना असामान्य है। पानी के साथ प्रतिक्रिया करने पर हाइड्राइड्स विघटित हो जाते हैं, पानी को हाइड्रोजन में कम कर देते हैं। पानी के साथ कैल्शियम हाइड्राइड की प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

सीएएच 2 -1 + 2 एच 2 +1 0 = 2 एच 2 0 + सीए (ओएच) 2

जटिल पदार्थों के साथ हाइड्रोजन की प्रतिक्रियाएं

• उच्च तापमान पर, हाइड्रोजन कई धातु आक्साइड को कम करता है: ZnO + H 2 = Zn + H 2 O
• कार्बन मोनोऑक्साइड (II) के साथ हाइड्रोजन की प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप मिथाइल अल्कोहल प्राप्त होता है: 2H 2 + CO → CH 3 OH
• हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रियाओं में, हाइड्रोजन कई कार्बनिक पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करता है।

हाइड्रोजन और उसके यौगिकों की रासायनिक प्रतिक्रियाओं के समीकरणों को "हाइड्रोजन और उसके यौगिकों - हाइड्रोजन से जुड़े रासायनिक प्रतिक्रियाओं के समीकरण" पृष्ठ पर अधिक विस्तार से माना जाता है।

हाइड्रोजन का अनुप्रयोग

• परमाणु ऊर्जा में हाइड्रोजन के समस्थानिकों का उपयोग किया जाता है - ड्यूटेरियम और ट्रिटियम;
• रासायनिक उद्योग में, हाइड्रोजन का उपयोग कई कार्बनिक पदार्थों, अमोनिया, हाइड्रोजन क्लोराइड के संश्लेषण के लिए किया जाता है;
• खाद्य उद्योग में, वनस्पति तेलों के हाइड्रोजनीकरण के माध्यम से ठोस वसा के उत्पादन में हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है;
• ऑक्सीजन में हाइड्रोजन के दहन के उच्च तापमान (2600 डिग्री सेल्सियस) का उपयोग धातुओं को वेल्डिंग और काटने के लिए किया जाता है;
• कुछ धातुओं के उत्पादन में, हाइड्रोजन का उपयोग अपचायक के रूप में किया जाता है (ऊपर देखें);
• चूंकि हाइड्रोजन एक हल्की गैस है, इसका उपयोग वैमानिकी में गुब्बारे, गुब्बारे, हवाई जहाजों के लिए भराव के रूप में किया जाता है;
• हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन के रूप में CO के मिश्रण में किया जाता है।

हाल ही में, वैज्ञानिक अक्षय ऊर्जा के वैकल्पिक स्रोत खोजने पर बहुत ध्यान दे रहे हैं। होनहार क्षेत्रों में से एक "हाइड्रोजन" पावर इंजीनियरिंग है, जिसमें हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है, जिसका दहन उत्पाद साधारण पानी है।

हाइड्रोजन के उत्पादन के तरीके

हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए औद्योगिक तरीके:

• निकल उत्प्रेरक पर उच्च तापमान (800 डिग्री सेल्सियस) पर जल वाष्प के साथ मीथेन (जल वाष्प की उत्प्रेरक कमी) का रूपांतरण: सीएच 4 + 2 एच 2 ओ = 4 एच 2 + सीओ 2;
• उत्प्रेरक Fe 2 O 3: CO + H 2 O = CO 2 + H 2 पर भाप (t = 500 ° C) के साथ कार्बन मोनोऑक्साइड का रूपांतरण;
• मीथेन का थर्मल अपघटन: सीएच 4 = सी + 2 एच 2;
• ठोस ईंधन का गैसीकरण (टी = 1000 डिग्री सेल्सियस): सी + एच 2 ओ = सीओ + एच 2;
• पानी का इलेक्ट्रोलिसिस (एक बहुत महंगी विधि जिसमें बहुत शुद्ध हाइड्रोजन प्राप्त होता है): 2H 2 O → 2H 2 + O 2।

हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए प्रयोगशाला के तरीके:

• हाइड्रोक्लोरिक या तनु सल्फ्यूरिक एसिड के साथ धातुओं (आमतौर पर जस्ता) पर क्रिया: Zn + 2HCl = ZCl 2 + H 2; Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2;
• गर्म लोहे की छीलन के साथ जल वाष्प की परस्पर क्रिया: 4H 2 O + 3Fe = Fe 3 O 4 + 4H 2।

हाइड्रोजन के रासायनिक और भौतिक गुणों पर विचार करना शुरू करते हुए, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अपनी सामान्य अवस्था में, यह रासायनिक तत्व गैसीय रूप में होता है। रंगहीन हाइड्रोजन गैस गंधहीन और स्वादहीन होती है। पहली बार इस रासायनिक तत्व का नाम हाइड्रोजन रखा गया, वैज्ञानिक ए। लैवोसियर ने पानी के साथ प्रयोग किए, जिसके परिणामों के अनुसार, विश्व विज्ञान ने सीखा कि पानी एक बहु-घटक तरल है, जिसमें हाइड्रोजन भी शामिल है। यह घटना 1787 में घटी थी, लेकिन उस तारीख से बहुत पहले हाइड्रोजन को वैज्ञानिक "दहनशील गैस" के रूप में जानते थे।

प्रकृति में हाइड्रोजन

वैज्ञानिकों के अनुसार, हाइड्रोजन पृथ्वी की पपड़ी और पानी (पानी की कुल मात्रा का लगभग 11.2%) में निहित है। यह गैस कई खनिजों का हिस्सा है जिसे मानव सदियों से पृथ्वी की आंतों से निकाल रहा है। जानवरों और पौधों के जीवों के लिए हाइड्रोजन के गुण आंशिक रूप से तेल, प्राकृतिक गैसों और मिट्टी की विशेषता है। लेकिन अपने शुद्ध रूप में, यानी आवर्त सारणी के अन्य रासायनिक तत्वों के साथ संयुक्त नहीं, यह गैस प्रकृति में अत्यंत दुर्लभ है। ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान इस गैस को पृथ्वी की सतह पर छोड़ा जा सकता है। मुक्त हाइड्रोजन वायुमंडल में सूक्ष्म मात्रा में मौजूद है।

हाइड्रोजन के रासायनिक गुण

चूंकि हाइड्रोजन के रासायनिक गुण एक समान नहीं हैं, इसलिए यह रासायनिक तत्व मेंडेलीव प्रणाली के I समूह और प्रणाली के VII समूह दोनों से संबंधित है। पहले समूह का प्रतिनिधि होने के नाते, हाइड्रोजन, वास्तव में, एक क्षार धातु है, जिसके अधिकांश यौगिकों में ऑक्सीकरण अवस्था +1 होती है। वही संयोजकता सोडियम और अन्य क्षार धातुओं की विशेषता है। इन रासायनिक गुणों के कारण हाइड्रोजन को इन धातुओं के समान तत्व माना जाता है।

अगर हम धातु हाइड्राइड के बारे में बात कर रहे हैं, तो हाइड्रोजन आयन की नकारात्मक वैलेंस होती है - इसकी ऑक्सीकरण अवस्था -1 होती है। Na + H- उसी तरह से बनाया गया है जैसे क्लोराइड Na + Cl- के लिए। यह तथ्य मेंडेलीव प्रणाली के VII समूह के लिए हाइड्रोजन को जिम्मेदार ठहराने का कारण है। हाइड्रोजन, एक अणु की स्थिति में होने के कारण, बशर्ते कि यह एक सामान्य वातावरण में रहता है, निष्क्रिय है, और विशेष रूप से गैर-धातुओं के साथ संयोजन कर सकता है, जो इसके लिए अधिक सक्रिय हैं। इन धातुओं में फ्लोरीन शामिल है, प्रकाश की उपस्थिति में, हाइड्रोजन क्लोरीन के साथ जोड़ती है। यदि हाइड्रोजन को गर्म किया जाता है, तो यह अधिक सक्रिय हो जाता है, मेंडलीफ की आवर्त प्रणाली के कई तत्वों के साथ प्रतिक्रिया करता है।

परमाणु हाइड्रोजन आणविक हाइड्रोजन की तुलना में अधिक सक्रिय रासायनिक गुण प्रदर्शित करता है। ऑक्सीजन के अणु पानी बनाते हैं - H2 + 1 / 2O2 = H2O। जब हाइड्रोजन हैलोजन के साथ संपर्क करता है, तो हाइड्रोजन हलाइड्स H2 + Cl2 = 2HCl बनते हैं, और हाइड्रोजन प्रकाश की अनुपस्थिति में और पर्याप्त रूप से उच्च नकारात्मक तापमान पर - 252 ° तक इस प्रतिक्रिया में प्रवेश करता है। हाइड्रोजन के रासायनिक गुण कई धातुओं की कमी के लिए इसका उपयोग करना संभव बनाते हैं, क्योंकि प्रतिक्रिया करते समय, हाइड्रोजन धातु आक्साइड से ऑक्सीजन को अवशोषित करता है, उदाहरण के लिए, CuO + H2 = Cu + H2O। हाइड्रोजन अमोनिया के निर्माण में भाग लेता है, प्रतिक्रिया ЗН2 + N2 = 2NН3 में नाइट्रोजन के साथ बातचीत करता है, लेकिन इस शर्त पर कि उत्प्रेरक का उपयोग किया जाता है, और तापमान और दबाव बढ़ जाता है।

एक जोरदार प्रतिक्रिया तब होती है जब H2 + S = H2S प्रतिक्रिया में हाइड्रोजन सल्फर के साथ बातचीत करता है, जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोजन सल्फाइड होता है। टेल्यूरियम और सेलेनियम के साथ हाइड्रोजन की परस्पर क्रिया थोड़ी कम सक्रिय होती है। यदि कोई उत्प्रेरक नहीं है, तो यह शुद्ध कार्बन, हाइड्रोजन के साथ केवल इस शर्त पर प्रतिक्रिया करता है कि उच्च तापमान का निर्माण हो। 2H2 + C (अनाकार) = CH4 (मीथेन)। कुछ क्षार और अन्य धातुओं के साथ हाइड्रोजन गतिविधि की प्रक्रिया में, हाइड्राइड प्राप्त होते हैं, उदाहरण के लिए, H2 + 2Li = 2LiH।

हाइड्रोजन के भौतिक गुण

हाइड्रोजन एक बहुत ही हल्का रसायन है। कम से कम वैज्ञानिकों का कहना है कि फिलहाल हाइड्रोजन से हल्का पदार्थ कोई नहीं है। इसका द्रव्यमान हवा से 14.4 गुना हल्का है, इसका घनत्व 0 ° C पर 0.0899 g / l है। -259.1 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, हाइड्रोजन पिघलने में सक्षम है - यह एक बहुत ही महत्वपूर्ण तापमान है जो अधिकांश रासायनिक यौगिकों के एक राज्य से दूसरे राज्य में परिवर्तन के लिए विशिष्ट नहीं है। केवल हीलियम जैसा तत्व इस संबंध में हाइड्रोजन के भौतिक गुणों से अधिक है। हाइड्रोजन का द्रवीकरण कठिन होता है, क्योंकि इसका क्रांतिक ताप (-240°C) होता है। हाइड्रोजन मानव जाति के लिए ज्ञात सबसे अधिक गर्मी पैदा करने वाली गैस है। ऊपर वर्णित सभी गुण हाइड्रोजन के सबसे महत्वपूर्ण भौतिक गुण हैं जिनका उपयोग मनुष्यों द्वारा विशिष्ट उद्देश्यों के लिए किया जाता है। साथ ही, ये गुण आधुनिक विज्ञान के लिए सबसे अधिक प्रासंगिक हैं।

आवर्त सारणी में इसकी स्थिति का निश्चित स्थान होता है, जो इसके द्वारा प्रकट गुणों को दर्शाता है और इसकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना की बात करता है। हालांकि, सभी के बीच एक विशेष परमाणु होता है, जो एक साथ दो कोशिकाओं पर कब्जा कर लेता है। यह तत्वों के दो समूहों में स्थित है जो प्रकट गुणों के मामले में बिल्कुल विपरीत हैं। यह हाइड्रोजन है। ये खूबियां इसे खास बनाती हैं।

हाइड्रोजन न केवल एक तत्व है, बल्कि एक साधारण पदार्थ भी है, साथ ही कई जटिल यौगिकों का एक घटक, एक बायोजेनिक और ऑर्गेनोजेनिक तत्व है। इसलिए, हम इसकी विशेषताओं और गुणों पर अधिक विस्तार से विचार करेंगे।

एक रासायनिक तत्व के रूप में हाइड्रोजन

हाइड्रोजन मुख्य उपसमूह के पहले समूह का एक तत्व है, साथ ही पहली छोटी अवधि में मुख्य उपसमूह का सातवां समूह है। इस अवधि में केवल दो परमाणु होते हैं: हीलियम और वह तत्व जिस पर हम विचार कर रहे हैं। आइए आवर्त सारणी में हाइड्रोजन की स्थिति की मुख्य विशेषताओं का वर्णन करें।

1. हाइड्रोजन की क्रम संख्या 1 है, इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान है, क्रमशः प्रोटॉन की संख्या समान है। परमाणु द्रव्यमान 1.00795 है। द्रव्यमान संख्या 1, 2, 3 के साथ इस तत्व के तीन समस्थानिक हैं, हालांकि, उनमें से प्रत्येक के गुण बहुत भिन्न हैं, क्योंकि हाइड्रोजन के लिए द्रव्यमान में एक से भी वृद्धि तुरंत दोगुनी है।
2. तथ्य यह है कि इसमें केवल एक इलेक्ट्रॉन होता है जो इसे ऑक्सीकरण और कम करने वाले गुणों को सफलतापूर्वक प्रदर्शित करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, एक इलेक्ट्रॉन के दान के बाद, इसमें एक मुक्त कक्षीय होता है, जो दाता-स्वीकर्ता तंत्र द्वारा रासायनिक बंधनों के निर्माण में भाग लेता है।
3. हाइड्रोजन एक शक्तिशाली कम करने वाला एजेंट है। इसलिए, इसका मुख्य स्थान मुख्य उपसमूह का पहला समूह माना जाता है, जहां इसका नेतृत्व सबसे सक्रिय धातुओं - क्षार द्वारा किया जाता है।
4. हालांकि, जब मजबूत कम करने वाले एजेंटों के साथ बातचीत करते हैं, जैसे कि, उदाहरण के लिए, धातु, यह एक ऑक्सीकरण एजेंट भी हो सकता है, जो एक इलेक्ट्रॉन को स्वीकार करता है। इन यौगिकों को हाइड्राइड्स कहा जाता है। इस आधार पर, वह हैलोजन के उपसमूह का नेतृत्व करता है जिसके साथ वह समान है।
5. अपने बहुत छोटे परमाणु द्रव्यमान के कारण हाइड्रोजन को सबसे हल्का तत्व माना जाता है। साथ ही इसका डेंसिटी भी बहुत कम है, यही वजह है कि यह लाइटनेस का बेंचमार्क भी है।

इस प्रकार, यह स्पष्ट है कि हाइड्रोजन परमाणु अन्य सभी तत्वों के विपरीत पूरी तरह से अद्वितीय है। नतीजतन, इसके गुण भी विशेष हैं, और बनने वाले सरल और जटिल पदार्थ बहुत महत्वपूर्ण हैं। आइए उन पर आगे विचार करें।

सरल पदार्थ

यदि हम इस तत्व के बारे में एक अणु के रूप में बात करते हैं, तो यह कहना होगा कि यह द्विपरमाणुक है। यानी हाइड्रोजन (एक साधारण पदार्थ) एक गैस है। इसका अनुभवजन्य सूत्र H 2 के रूप में लिखा जाएगा, और इसका चित्रमय सूत्र - एकल सिग्मा-संबंध H-H के माध्यम से लिखा जाएगा। परमाणुओं के बीच बंधन निर्माण का तंत्र सहसंयोजक गैर-ध्रुवीय है।

1. मीथेन का भाप सुधार।
2. कोयला गैसीकरण - इस प्रक्रिया में कोयले को 1000 0 C तक गर्म करना शामिल है, जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोजन और उच्च कार्बन कोयले का निर्माण होता है।
3. इलेक्ट्रोलिसिस। इस विधि का उपयोग केवल विभिन्न लवणों के जलीय घोल के लिए किया जा सकता है, क्योंकि पिघलने से कैथोड पर पानी का निर्वहन नहीं होता है।

हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए प्रयोगशाला के तरीके:

1. धातु हाइड्राइड का हाइड्रोलिसिस।
2. सक्रिय धातुओं और मध्यम गतिविधि पर तनु अम्लों की क्रिया।
3. पानी के साथ क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं की परस्पर क्रिया।

उत्पन्न हाइड्रोजन को इकट्ठा करने के लिए, ट्यूब को उल्टा रखना चाहिए। आखिरकार, इस गैस को उसी तरह एकत्र नहीं किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड। यह हाइड्रोजन है, यह हवा से बहुत हल्का है। जल्दी से वाष्पित हो जाता है, और हवा के साथ मिश्रित होने पर बड़ी मात्रा में फट जाता है। इसलिए ट्यूब को उल्टा कर देना चाहिए। भरने के बाद इसे रबर स्टॉपर से बंद कर देना चाहिए।

एकत्रित हाइड्रोजन की शुद्धता की जांच करने के लिए, आपको गले में एक जला हुआ माचिस लाना चाहिए। यदि कपास सुस्त और शांत है, तो न्यूनतम वायु अशुद्धियों के साथ गैस साफ है। यदि यह जोर से और सीटी बजाता है, तो यह गंदा होता है, जिसमें बड़ी मात्रा में बाहरी घटक होते हैं।

उपयोग के क्षेत्र

जब हाइड्रोजन जलती है, तो इतनी ऊर्जा (ऊष्मा) निकलती है कि यह गैस सबसे अधिक लाभदायक ईंधन मानी जाती है। इसके अलावा, यह पर्यावरण के अनुकूल है। हालाँकि, आज तक, इस क्षेत्र में इसका आवेदन सीमित है। यह शुद्ध हाइड्रोजन के संश्लेषण की गैर-कल्पित और अनसुलझी समस्याओं के कारण है, जो रिएक्टरों, इंजनों और पोर्टेबल उपकरणों में ईंधन के रूप में उपयोग के साथ-साथ आवासीय भवनों में हीटिंग बॉयलरों के लिए उपयुक्त होगा।

आखिरकार, इस गैस को प्राप्त करने के तरीके काफी महंगे हैं, इसलिए पहले एक विशेष संश्लेषण विधि विकसित करना आवश्यक है। एक जो आपको बड़ी मात्रा में और न्यूनतम लागत पर उत्पाद प्राप्त करने की अनुमति देगा।

ऐसे कई मुख्य क्षेत्र हैं जिनमें हम जिस गैस पर विचार कर रहे हैं वह आवेदन पाता है।

1. रासायनिक संश्लेषण। हाइड्रोजनीकरण साबुन, मार्जरीन और प्लास्टिक का उत्पादन करता है। हाइड्रोजन की भागीदारी के साथ, मेथनॉल और अमोनिया, साथ ही अन्य यौगिकों को संश्लेषित किया जाता है।
2. खाद्य उद्योग में - एक योज्य E949 के रूप में।
3. विमानन उद्योग (रॉकेटरी, विमान निर्माण)।
4. विद्युत ऊर्जा उद्योग।
5. मौसम विज्ञान।
6. पर्यावरण के अनुकूल ईंधन।

जाहिर है, हाइड्रोजन उतना ही महत्वपूर्ण है जितना कि प्रकृति में। इसके द्वारा गठित विभिन्न यौगिकों द्वारा और भी बड़ी भूमिका निभाई जाती है।

हाइड्रोजन यौगिक

ये हाइड्रोजन परमाणु युक्त जटिल पदार्थ हैं। ऐसे पदार्थों के कई मुख्य प्रकार हैं।

1. हाइड्रोजन हैलाइड। सामान्य सूत्र एचएचएल है। इनमें हाइड्रोजन क्लोराइड का विशेष महत्व है। यह एक गैस है जो पानी में घुलकर हाइड्रोक्लोरिक एसिड का घोल बनाती है। यह अम्ल लगभग सभी रासायनिक संश्लेषणों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, जैविक और अकार्बनिक दोनों। हाइड्रोजन क्लोराइड अनुभवजन्य सूत्र एचसीएल के साथ एक यौगिक है और हमारे देश में हर साल उत्पादन के मामले में सबसे बड़ा है। हाइड्रोजन हैलाइड में हाइड्रोजन आयोडाइड, हाइड्रोजन फ्लोराइड और हाइड्रोजन ब्रोमाइड भी शामिल हैं। वे सभी संबंधित एसिड बनाते हैं।
2. वाष्पशील इनमें से लगभग सभी काफी जहरीली गैसें हैं। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन सल्फाइड, मीथेन, सिलेन, फॉस्फीन और अन्य। इसके अलावा, यह बहुत ज्वलनशील है।
3. हाइड्राइड धातुओं के साथ यौगिक हैं। वे लवण के वर्ग से संबंधित हैं।
4. हाइड्रॉक्साइड्स: क्षार, अम्ल और उभयधर्मी यौगिक। उनमें अनिवार्य रूप से एक या अधिक हाइड्रोजन परमाणु शामिल हैं। उदाहरण: NaOH, K 2, H 2 SO 4 और अन्य।
5. हाइड्रोजन हाइड्रॉक्साइड। इस यौगिक को पानी के रूप में बेहतर जाना जाता है। हाइड्रोजन ऑक्साइड का दूसरा नाम। अनुभवजन्य सूत्र इस तरह दिखता है - एच 2 ओ।
6. हाइड्रोजन पेरोक्साइड। यह सबसे प्रबल ऑक्सीकारक है, जिसका सूत्र 2 2 है।
7. कई कार्बनिक यौगिक: हाइड्रोकार्बन, प्रोटीन, वसा, लिपिड, विटामिन, हार्मोन, आवश्यक तेल और अन्य।

जाहिर सी बात है कि हम जिस तत्व के यौगिक पर विचार कर रहे हैं, वह बहुत बढ़िया है। यह एक बार फिर प्रकृति और मनुष्य के साथ-साथ सभी जीवित प्राणियों के लिए इसके उच्च महत्व की पुष्टि करता है।

सबसे अच्छा विलायक है

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, इस पदार्थ का सामान्य नाम पानी है। दो हाइड्रोजन परमाणुओं और एक ऑक्सीजन से मिलकर बनता है, जो सहसंयोजक ध्रुवीय बंधों से जुड़ा होता है। पानी का अणु एक द्विध्रुव है, जो इसके कई गुणों की व्याख्या करता है। विशेष रूप से, यह एक सार्वभौमिक विलायक है।

यह जलीय वातावरण में है कि लगभग सभी रासायनिक प्रक्रियाएं होती हैं। जीवित जीवों में प्लास्टिक और ऊर्जा चयापचय की आंतरिक प्रतिक्रियाएं भी हाइड्रोजन ऑक्साइड की मदद से की जाती हैं।

पानी को ग्रह पर सबसे महत्वपूर्ण पदार्थ माना जाता है। यह ज्ञात है कि कोई भी जीवित जीव इसके बिना नहीं रह सकता है। पृथ्वी पर, यह एकत्रीकरण के तीन राज्यों में मौजूद हो सकता है:

• तरल;
• गैस (भाप);
• ठोस (बर्फ)।

हाइड्रोजन आइसोटोप के आधार पर तीन प्रकार के पानी होते हैं जो अणु का हिस्सा होते हैं।

1. हल्का या प्रोटियम। द्रव्यमान संख्या 1 वाला एक समस्थानिक। फॉर्मूला - एच 2 ओ। यह एक सामान्य रूप है जिसका उपयोग सभी जीव करते हैं।
2. ड्यूटेरियम या भारी, इसका सूत्र डी 2 ओ है। आइसोटोप 2 एच शामिल है।
3. सुपर भारी या ट्रिटियम। सूत्र टी 3 ओ जैसा दिखता है, आइसोटोप 3 एन है।

ग्रह पर ताजे प्रोटियम जल का भंडार बहुत महत्वपूर्ण है। पहले से ही कई देशों में इसकी कमी है। पीने का पानी प्राप्त करने के लिए खारे पानी के उपचार के तरीके विकसित किए जा रहे हैं।

हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक बहुमुखी उपाय है

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, यह यौगिक एक उत्कृष्ट ऑक्सीकरण एजेंट है। हालांकि, मजबूत प्रतिनिधियों के साथ यह एक पुनर्स्थापक के रूप में भी व्यवहार कर सकता है। इसके अलावा, इसका एक स्पष्ट जीवाणुनाशक प्रभाव है।

इस यौगिक का दूसरा नाम पेरोक्साइड है। यह इस रूप में है कि इसका उपयोग दवा में किया जाता है। विचाराधीन यौगिक के क्रिस्टलीय हाइड्रेट का 3% समाधान एक चिकित्सा दवा है जिसका उपयोग छोटे घावों को कीटाणुरहित करने के लिए किया जाता है। हालांकि, यह साबित हो चुका है कि इस मामले में समय के साथ घाव भरने में वृद्धि होती है।

हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग रॉकेट ईंधन में, उद्योग में कीटाणुशोधन और विरंजन के लिए, फोमिंग एजेंट के रूप में उपयुक्त सामग्री (फोम, उदाहरण के लिए) प्राप्त करने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, पेरोक्साइड एक्वैरियम को साफ करने, बालों को काला करने और दांतों को सफेद करने में मदद करता है। हालांकि, साथ ही यह ऊतकों को नुकसान पहुंचाता है, इसलिए, इन उद्देश्यों के लिए विशेषज्ञों द्वारा इसकी अनुशंसा नहीं की जाती है।

हाइड्रोजन एक गैस है, यह वह है जो आवर्त सारणी में पहले स्थान पर है। प्रकृति में व्यापक इस तत्व का नाम लैटिन से "पानी पैदा करने" के रूप में अनुवादित किया गया है। तो हम जानते हैं कि हाइड्रोजन के भौतिक और रासायनिक गुण क्या हैं?

हाइड्रोजन: सामान्य जानकारी

सामान्य परिस्थितियों में, हाइड्रोजन स्वादहीन, गंधहीन और रंगहीन होता है।

चावल। 1. हाइड्रोजन का सूत्र।

चूँकि एक परमाणु में एक ऊर्जा इलेक्ट्रॉनिक स्तर होता है, जिस पर अधिकतम दो इलेक्ट्रॉन स्थित हो सकते हैं, तो एक स्थिर अवस्था के लिए एक परमाणु एक इलेक्ट्रॉन (ऑक्सीकरण अवस्था -1) को स्वीकार कर सकता है और एक इलेक्ट्रॉन (ऑक्सीकरण अवस्था +1) को प्रदर्शित कर सकता है। निरंतर संयोजकता I इसीलिए हाइड्रोजन तत्व का प्रतीक न केवल IA समूह (I समूह का मुख्य उपसमूह) में क्षार धातुओं के साथ रखा जाता है, बल्कि VIIA समूह (VII समूह का मुख्य उपसमूह) में भी एक साथ रखा जाता है। हलोजन के साथ। हलोजन परमाणुओं में भी बाहरी स्तर को भरने के लिए एक इलेक्ट्रॉन की कमी होती है, और हाइड्रोजन की तरह, वे अधातु हैं। हाइड्रोजन यौगिकों में एक सकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है, जहां यह अधिक विद्युतीय गैर-धातु तत्वों से जुड़ा होता है, और धातुओं के साथ यौगिकों में एक नकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था होती है।

चावल। 2. आवर्त सारणी में हाइड्रोजन का स्थान।

हाइड्रोजन के तीन समस्थानिक होते हैं, जिनमें से प्रत्येक का अपना नाम होता है: प्रोटियम, ड्यूटेरियम, ट्रिटियम। पृथ्वी पर उत्तरार्द्ध की संख्या नगण्य है।

हाइड्रोजन के रासायनिक गुण

एक साधारण पदार्थ एच 2 में, परमाणुओं के बीच बंधन मजबूत होता है (बाध्यकारी ऊर्जा 436 kJ/mol), इसलिए आणविक हाइड्रोजन की गतिविधि कम होती है। सामान्य परिस्थितियों में, यह केवल बहुत सक्रिय धातुओं के साथ बातचीत करता है, और एकमात्र गैर-धातु जिसके साथ हाइड्रोजन प्रतिक्रिया करता है वह फ्लोरीन है:

एफ 2 + एच 2 = 2एचएफ (हाइड्रोजन फ्लोराइड)

हाइड्रोजन अन्य सरल (धातु और अधातु) और जटिल (ऑक्साइड, अपरिभाषित कार्बनिक यौगिक) पदार्थों के साथ या तो विकिरण और बढ़ते तापमान पर, या उत्प्रेरक की उपस्थिति में प्रतिक्रिया करता है।

महत्वपूर्ण मात्रा में ऊष्मा निकलने के साथ हाइड्रोजन ऑक्सीजन में जलती है:

2एच 2 + ओ 2 = 2एच 2 ओ

ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन का मिश्रण (हाइड्रोजन की 2 मात्रा और ऑक्सीजन की 1 मात्रा), जब प्रज्वलित होता है, तो जोरदार विस्फोट होता है और इसलिए इसे विस्फोट करने वाली गैस कहा जाता है। हाइड्रोजन के साथ काम करते समय, सुरक्षा नियमों का पालन किया जाना चाहिए।

चावल। 3. ऑक्सीहाइड्रोजन गैस।

उत्प्रेरक की उपस्थिति में, गैस नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया कर सकती है:

3एच 2 + एन 2 = 2एनएच 3

- उच्च तापमान और दबाव पर इस प्रतिक्रिया के अनुसार, उद्योग में अमोनिया प्राप्त होता है।

उच्च तापमान की स्थिति में, हाइड्रोजन सल्फर, सेलेनियम, टेल्यूरियम के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम है। और जब क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं के साथ बातचीत करते हैं, तो हाइड्राइड बनते हैं: 4.3। प्राप्त कुल रेटिंग: 152।

साधारण पदार्थ प्राप्त करने की औद्योगिक विधियाँ उस रूप पर निर्भर करती हैं जिसमें प्रकृति में संगत तत्व पाया जाता है, अर्थात इसके उत्पादन के लिए कच्चा माल क्या हो सकता है। तो, ऑक्सीजन, जो एक मुक्त अवस्था में उपलब्ध है, एक भौतिक विधि द्वारा प्राप्त की जाती है - तरल हवा से अलग करके। लगभग सभी हाइड्रोजन यौगिकों के रूप में होती है, 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 के लिए मुख्य औद्योगिक विधि पानी के साथ मीथेन की प्रतिक्रिया है, जो प्राकृतिक गैस का हिस्सा है। यह एक उच्च तापमान पर किया जाता है (यह सुनिश्चित करना आसान है कि उबलते पानी के माध्यम से भी मीथेन पारित होने पर कोई प्रतिक्रिया नहीं होती है):

सीएच 4 + 2 एच 2 0 = सीओ 2 + 4 एच 2 - 165 केजे

प्रयोगशाला में, साधारण पदार्थ प्राप्त करने के लिए, वे आवश्यक रूप से प्राकृतिक कच्चे माल का उपयोग नहीं करते हैं, बल्कि उन प्रारंभिक सामग्रियों का चयन करते हैं जिनसे आवश्यक पदार्थ को अलग करना आसान होता है। उदाहरण के लिए, एक प्रयोगशाला में, हवा से ऑक्सीजन प्राप्त नहीं होती है। यही बात हाइड्रोजन के उत्पादन पर भी लागू होती है। हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए प्रयोगशाला विधियों में से एक, जिसे कभी-कभी उद्योग में उपयोग किया जाता है, विद्युत प्रवाह द्वारा पानी का अपघटन है।

आमतौर पर प्रयोगशाला में, हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ जस्ता की बातचीत से हाइड्रोजन का उत्पादन होता है।

उद्योग में

1.लवण के जलीय विलयन का विद्युत अपघटन :

2NaCl + 2H 2 O → H 2 + 2NaOH + Cl 2

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

एच 2 ओ + सी ⇄ एच 2 + सीओ

3.प्राकृतिक गैस।

भाप रूपांतरण: सीएच 4 + एच 2 ओ ⇄ सीओ + 3 एच 2 (1000 डिग्री सेल्सियस) ऑक्सीजन के साथ 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, जस्ता और हाइड्रोक्लोरिक एसिड का सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है:

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2.पानी के साथ कैल्शियम की परस्पर क्रिया:

सीए + 2 एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 + एच 2

3.हाइड्राइड्स का हाइड्रोलिसिस:

NaH + H 2 O → NaOH + H 2

4.जिंक या एल्युमिनियम पर क्षार की क्रिया:

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

5.इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा।क्षार या अम्ल के जलीय विलयनों के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, कैथोड पर हाइड्रोजन का विकास होता है, उदाहरण के लिए:

2H 3 O + + 2e - → H 2 + 2H 2 O

• हाइड्रोजन उत्पादन के लिए बायोरिएक्टर

भौतिक गुण

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

ऑर्थोहाइड्रोजन के एक अणु में (mp -259.10 ° C, bp b। -252.89 ° C) - एक दूसरे के विपरीत (एंटीपैरेलल)।

तरल नाइट्रोजन के तापमान पर सक्रिय कार्बन पर सोखना द्वारा हाइड्रोजन के एलोट्रोपिक रूपों को अलग किया जा सकता है। बहुत कम तापमान पर, ऑर्थोहाइड्रोजन और पैराहाइड्रोजन के बीच संतुलन लगभग पूरी तरह से बाद की ओर स्थानांतरित हो जाता है। 80 K पर, रूपों का अनुपात लगभग 1:1 है। गर्म करने पर निर्जलित पैराहाइड्रोजन को ऑर्थोहाइड्रोजन में तब तक परिवर्तित किया जाता है जब तक कि कमरे के तापमान पर मिश्रण संतुलन नहीं बन जाता (ऑर्थो-पेयर: 75:25)। उत्प्रेरक के बिना, परिवर्तन धीमा है, जिससे व्यक्तिगत एलोट्रोपिक रूपों के गुणों का अध्ययन करना संभव हो जाता है। हाइड्रोजन अणु द्विपरमाणुक है - . सामान्य परिस्थितियों में, यह एक रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन गैस होती है। हाइड्रोजन सबसे हल्की गैस है, इसका घनत्व हवा के घनत्व से कई गुना कम है। जाहिर है, अणुओं का द्रव्यमान जितना छोटा होगा, समान 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 एक शरीर से दूसरे शरीर में तेजी से गर्मी स्थानांतरित कर सकते हैं। यह इस प्रकार है कि हाइड्रोजन में गैसीय पदार्थों में सबसे अधिक तापीय चालकता होती है। इसकी तापीय चालकता हवा की तापीय चालकता से लगभग सात गुना अधिक है।

रासायनिक गुण

हाइड्रोजन के अणु H₂ काफी मजबूत होते हैं, और हाइड्रोजन को प्रतिक्रिया करने के लिए, बहुत सारी ऊर्जा खर्च करनी पड़ती है: H 2 = 2H - 432 kJ इसलिए, सामान्य तापमान पर, हाइड्रोजन केवल बहुत सक्रिय धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, उदाहरण के लिए, कैल्शियम के साथ, कैल्शियम हाइड्राइड बनाना: Ca + H 2 = CaH 2 और एकमात्र गैर-धातु - फ्लोरीन के साथ, हाइड्रोजन फ्लोराइड बनाता है: F 2 + H 2 = 2HF अधिकांश धातुओं और गैर-धातुओं के साथ, हाइड्रोजन ऊंचे तापमान पर या किसी अन्य क्रिया के तहत प्रतिक्रिया करता है, उदाहरण के लिए, प्रकाश के तहत। यह कुछ ऑक्साइड से ऑक्सीजन को "दूर" ले सकता है, उदाहरण के लिए: CuO + 2 = Cu + 2 0 लिखित समीकरण कमी प्रतिक्रिया को दर्शाता है। अपचयन अभिक्रियाओं को ऐसी प्रक्रियाएँ कहा जाता है जिसके परिणामस्वरूप यौगिक से ऑक्सीजन दूर हो जाती है; वे पदार्थ जो ऑक्सीजन लेते हैं, अपचायक कहलाते हैं (जबकि वे स्वयं ऑक्सीकृत होते हैं)। इसके अलावा, "ऑक्सीकरण" और "कमी" अवधारणाओं की एक और परिभाषा दी जाएगी। और यह परिभाषा, ऐतिहासिक रूप से पहली, वर्तमान समय में विशेष रूप से कार्बनिक रसायन विज्ञान में अपने महत्व को बरकरार रखती है। कमी प्रतिक्रिया ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया के विपरीत है। ये दोनों प्रतिक्रियाएं हमेशा एक प्रक्रिया के रूप में एक साथ आगे बढ़ती हैं: एक पदार्थ के ऑक्सीकरण (कमी) के दौरान, दूसरे की कमी (ऑक्सीकरण) आवश्यक रूप से एक साथ होनी चाहिए।

एन 2 + 3एच 2 → 2 एनएच 3

हलोजन के साथ फार्म हाइड्रोजन हैलाइड:

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

मजबूत हीटिंग के तहत कालिख के साथ प्रतिक्रिया करता है:

सी + 2 एच 2 → सीएच 4

क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं के साथ बातचीत

सक्रिय धातुओं के साथ हाइड्रोजन बनता है हाइड्राइड:

ना + एच 2 → 2 नाह सीए + एच 2 → सीएएच 2 एमजी + एच 2 → एमजीएच 2

हाइड्राइड- नमकीन, ठोस पदार्थ, आसानी से हाइड्रोलाइज्ड:

CaH 2 + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + 2H 2

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

ऑक्साइड धातुओं में अपचित 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

जब हाइड्रोजन निकल उत्प्रेरक और ऊंचे तापमान की उपस्थिति में असंतृप्त हाइड्रोकार्बन पर क्रिया करता है, तो एक प्रतिक्रिया होती है हाइड्रोजनीकरण:

सीएच 2 = 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 जियोकेमिस्ट्री

हाइड्रोजन ब्रह्मांड का मूल निर्माण खंड है। यह सबसे आम तत्व है, और थर्मोन्यूक्लियर और परमाणु प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप सभी तत्व इससे बनते हैं।

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

हाइड्रोजन अमोनियम आयन, हाइड्रॉक्सिल आयन और क्रिस्टल पानी के रूप में खनिजों का हिस्सा हो सकता है।

वायुमंडल में सौर विकिरण द्वारा जल के अपघटन से लगातार हाइड्रोजन का उत्पादन होता है। यह ऊपरी वायुमंडल में चला जाता 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 को खाद्य योज्य के रूप में पंजीकृत किया जाता है ई949पैकिंग गैस की तरह।

उपचार की विशेषताएं

जब हवा के साथ मिलाया जाता है, तो हाइड्रोजन 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 हो या हाइड्रोजन और वायु लगभग 2:5 हो, क्योंकि हवा में लगभग 21% ऑक्सीजन होती है। हाइड्रोजन भी आग खतरनाक है। तरल हाइड्रोजन त्वचा के संपर्क में आने पर गंभीर शीतदंश पैदा कर सकता है।

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

हाइड्रोजन का उपयोग

रासायनिक उद्योग में हाइड्रोजन का उपयोग अमोनिया, साबुन और प्लास्टिक के उत्पादन में किया जाता है। खाद्य उद्योग में, हाइड्रोजन का उपयोग करके तरल वनस्पति तेलों से मार्जरीन बनाया जाता है। हाइड्रोजन बहुत हल्का होता है और हमेशा हवा में ऊपर उठता है। एक बार हवाई पोत और गुब्बारे हाइड्रोजन से भरे हुए थे। लेकिन 30 के दशक में। XX सदी कई भीषण आपदाएँ हुई हैं क्योंकि हवाई जहाजों में विस्फोट और जल गया। आजकल, हवाई पोत हीलियम गैस से भरे हुए हैं। हाइड्रोजन का उपयोग रॉकेट ईंधन के रूप में भी किया जाता है। कारों और ट्रकों के लिए ईंधन के रूप में किसी दिन 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 (हालाँकि, हाइड्रोजन के उत्पादन से कुछ पर्यावरण प्रदूषण होता है)। हमारा सूर्य ज्यादातर हाइड्रोजन से बना है। सौर ताप और प्रकाश हाइड्रोजन नाभिक के संलयन से परमाणु ऊर्जा के निकलने का परिणाम हैं।

ईंधन के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग (आर्थिक दक्षता)

ईंधन के रूप में उपयोग किए जाने वाले पदार्थों की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता उनका ऊष्मीय मान है। सामान्य रसायन विज्ञान के पाठ्यक्रम से यह ज्ञात होता है कि ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन की परस्पर क्रिया की प्रतिक्रिया ऊष्मा के निकलने के साथ होती है। यदि हम मानक परिस्थितियों में H 2 (2 g) का 1 mol और O 2 (16 g) का 0.5 mol लेते हैं और एक प्रतिक्रिया शुरू करते हैं, तो समीकरण के अनुसार

एच 2 + 0.5 ओ 2 = 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 है, प्रोपेन - 2200 kJ / mol ) 1 वर्ग मीटर हाइड्रोजन का वजन 89.8 ग्राम (44.9 mol) होता है। इसलिए, 1 m³ हाइड्रोजन प्राप्त करने के लिए, 12832.4 kJ ऊर्जा खर्च की जाएगी। इस बात को ध्यान में रखते हुए कि 1 kWh = 3600 kJ, हमें 3.56 kWh बिजली मिलती है। 1 kWh बिजली के टैरिफ और 1 m³ गैस की लागत को जानकर, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि हाइड्रोजन ईंधन पर स्विच करना उचित है।

उदाहरण के लिए, 156 लीटर हाइड्रोजन टैंक (25 एमपीए के दबाव में 3.12 किलोग्राम हाइड्रोजन होता है) के साथ तीसरी पीढ़ी का एक प्रयोगात्मक मॉडल होंडा एफसीएक्स 355 किमी की यात्रा करता है। तदनुसार, 3.12 किग्रा H2 से, 123.8 kWh प्राप्त होता है। प्रति 100 किमी पर ऊर्जा की खपत 36.97 kWh होगी। बिजली की लागत, गैस या गैसोलीन की लागत, प्रति 100 किमी कार के लिए उनकी खपत को जानकर, कारों को हाइड्रोजन ईंधन पर स्विच करने के नकारात्मक आर्थिक प्रभाव की गणना करना आसान है। मान लें (रूस 2008), 10 सेंट प्रति kWh बिजली इस तथ्य की ओर ले जाती है कि 1 m³ हाइड्रोजन 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 जलाने से खुदरा कीमतों पर 12832.4kJ / 42000kJ / 0.7kg / l * 80 सेंट / l = 34 सेंट की लागत आती है, जबकि हाइड्रोजन के लिए हमने परिवहन, उपकरण मूल्यह्रास आदि को छोड़कर आदर्श विकल्प की गणना की। लगभग दहन ऊर्जा के साथ मीथेन के लिए 39 MJ प्रति वर्ग मीटर कीमत में अंतर के कारण परिणाम दो से चार गुना कम होगा (यूक्रेन के लिए 1m³ की लागत $ 179 है, और यूरोप के लिए $ 350)। यानी मीथेन की बराबर मात्रा में 10-20 सेंट का खर्च आएगा.

हालांकि, हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि जब हाइड्रोजन को जलाया जाता है, तो हमें शुद्ध पानी मिलता है, जिससे इसे निकाला जाता था। यानी हमारे पास अक्षय ऊर्जा है गोदामपर्यावरण को नुकसान पहुँचाए बिना ऊर्जा, गैस या गैसोलीन के विपरीत, जो ऊर्जा के प्राथमिक स्रोत हैं।

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