Vegyjel: H
Rendszám | 1 |
Atomtömeg | 1.007825 g/mol |
Elektronegativitás | 2.1 |
Sűrűség (20°C-on) | 0.0899*10 -3 g/cm3 |
Olvadáspont | - 259.2 °C |
Forráspont | - 252.8 °C |
Atomsugár | 0.12 nm |
Ionsugár | 0.208 (-1) nm |
Izotópok | 3 |
Elektronszerkezet | 1s1 |
Első ionizációs energia | 1311 kJ/mol |
Felfedezte | Henry Cavendish 1766-ban, de először Robert Boyle állította elő 1671-ben, aki vasat oldott híg sósavban |
A hidrogén az első elem a periódusos rendszerben. Normál körülmények között színtelen, szagtalan, íztelen gáz, amely kétatomos molekulákat alkot (H2). Csak egy elektronnal rendelkezik, elektronhéja pedig két elektronnal telítődik, ezért a hidrogénatom egy elektron felvételével vagy leadásával egyaránt ionná alakulhat, így pozitív töltésű hidrogénion (proton; H+), illetve negatív töltésű hidridion (H-) képződik. Az legfontosabb vegyületei a víz és a szénhidrogének. Széles körben elterjedt nemcsak a Földön, hanem az egész univerzumban. Három izotópja létezik: az 1-es tömegszámú prócium, amely a természetben megtalálható hidrogén 99.985%-a; a 2-es tömegszámú deutérium, amely 0,015%-ot tesz ki; és nyomokban a 3-as tömegszámú trícium, amely radioaktív, bétasugárzás kibocsátása közben 12,5 év felezési idővel elbomlik. A hidrogén gyúlékony, jobban oldódik szerves oldószerekben, mint vízben, sok fém elnyeli. Normál hőmérsékleten kevéssé reaktív anyag, de magas hőmérsékleten reakcióképes, katalizátorként alkalmazható.
Alkalmazások:
Szintetikus vegyipari alapanyag: ammóniagyártás (Haber-Bosch-féle ammóniaszintézis), szintetikus benzin (Fischer-Tropsch-féle eljárás), metil-alkohol stb. Felhasználják margaringyártásra, illetve szappan és növényolajiparban olajok telítéséhez. Alkalmazzák úgynevezett autogén hegesztésnél, magas hőfokú láng előállítására, amikor a hidrogén lángjába oxigént fúvatnak, így kb. 2500°C érhető el. Az iparban nagy mennyiségben használják fűtésre, főként a vízgáz és a világítógáz alkotórészeként. Az atomenergia termelés egyik nyersanyaga, illetve a nehézvíz (D2O) atomreaktorokban neutronlassító anyag.
Előállítása
Laboratóriumi előállítás
Cinkre sósavat öntünk: cink-klorid és hidrogén keletkezik.
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
Előállítható alkálifém és víz reakciójával: heves reakció, melyet lassítani kell, pl. úgy, hogy az alkálifémet amalgám formájában használjak, vagy víz helyett kevésbé aktív etil-alkoholt használnak).
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Elektrolízissel: a víz elektromos bontásával: a hidrogén a katódon válik ki.
2H2O = O2 + 2H2
Ipari előállítás
Metán és vízgőz reakciójával: szén-monoxid és hidrogén keletkezik.
CH4 + H2O = CO + 3H2
Izzó vascsövön vízgőzt vezetnek át: vasoxid és hidrogén keletkezik
3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2
Hipersolar előállítás
A HyperSolar egy frissen szabadalmaztatott eljárás, mellyel hidrogént lehet előállítani, méghozzá pusztán a Nap energiájának felhasználásával, széndioxid kibocsátás nélkül. Szerves anyagból, hulladékból, szennyvízből készít hidrogént kémiai katalízis segítégével. A módszer lényege, hogy - egyelőre laboratóriumban - utánozzák a természetben napfény hatására lejátszódó elektrontranszport-folyamatot, vagyis azt, ahogy a növényekben a víz oxigénre és hidrogénre bomlik. Kísérleti stádimuban van.
Biológiai előállítás
A mikrobiológiai erjesztés egyik végterméke a hidrogén. A Clostrídiumok és más anaerob vagy fakultataív anaerob baktériumok a tejcuko erjesztése során nagymennyiségű hidrogént termelnek, általában széndioxid mellett. A cukoradagolást be lehet úgy állítani, hogy főleg hidrogén keletkezzen és mellette csak minimális mennyiségű széndioxid. A mikrobiológiai hidrogénelőállításról bővebb leírást találhat a csatolt pdf fájlban.
http://www.origo.hu/tudomany/20080819-hidrogeneloallitas-a-fotoszintezis-egyik-kulcslepeset-tettek-meg-laboratoriumban.html
BME OMIKK ENERGIAELLÁTÁS, ENERGIATAKARÉKOSSÁG VILÁGSZERTE, 44. k. 4. sz. 2005. p. 36–43.
Energiatermelés, -átalakítás, -szállítás és -szolgáltatás, http://enfo.hu/sites/default/files/hidrog%C3%A9n.pdf