हाइड्रोजन: इतिहास, संरचना, गुण और उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

हाइड्रोजन एक रासायनिक तत्व है कि प्रतीक एच परमाणु सब में सबसे छोटी है और है द्वारा प्रतिनिधित्व किया है है एक है कि आवर्त सारणी, चाहे स्थिति में है शुरू होता है। इसमें एक रंगहीन गैस शामिल है जो डायटोमिक एच ₂ अणुओं से बनी है, पृथक एच परमाणु नहीं; नेक गैसों के साथ ही वह, ने, आर, दूसरों के बीच में।

सभी तत्वों में से, शायद यह सबसे अधिक अनुकरणीय और उत्कृष्ट है, न केवल स्थलीय या कठोर परिस्थितियों में इसके गुणों के लिए, बल्कि इसकी प्रचुर मात्रा और इसके यौगिकों की विविधता के लिए। हाइड्रोजन एक गैस है, हालांकि आग, ज्वलनशील और खतरनाक की अनुपस्थिति में जड़ता; जबकि पानी, एच ₂ ओ, सार्वभौमिक और जीवन विलायक है।

लाल सिलेंडर हाइड्रोजन का भंडारण करते थे। स्त्रोत: फैमार्टिन

अपने आप में, हाइड्रोजन किसी भी दृश्य की प्रशंसा के योग्य नहीं दिखाती है, बस एक गैस है जो सिलेंडर या लाल बोतलों में संग्रहीत होती है। हालांकि, यह इसके गुणों और सभी तत्वों के साथ बंधन करने की क्षमता है, जो हाइड्रोजन को विशेष बनाता है। और यह सब, इस तथ्य के बावजूद कि इसमें केवल एक वैलेंस इलेक्ट्रॉन है।

यदि हाइड्रोजन अपने संबंधित सिलेंडरों में संग्रहीत नहीं किया गया था, तो यह अंतरिक्ष में बच जाएगा, जबकि इसका अधिकांश भाग चढ़ाई पर प्रतिक्रिया करता है। और यद्यपि इसमें हवा में बहुत कम सांद्रता है, जो हम पृथ्वी के बाहर और शेष ब्रह्मांड में सांस लेते हैं, यह सबसे प्रचुर तत्व है, जो सितारों में पाया जाता है और इसके निर्माण की इकाई माना जाता है।

दूसरी ओर, पृथ्वी पर, यह अपने कुल द्रव्यमान का लगभग 10% दर्शाता है। इसका क्या अर्थ है, यह कल्पना करने के लिए, यह माना जाना चाहिए कि ग्रह की सतह व्यावहारिक रूप से महासागरों से ढकी हुई है और यह हाइड्रोजन खनिजों में पाया जाता है, कच्चे तेल में और किसी भी कार्बनिक यौगिक में, सभी जीवित प्राणियों का हिस्सा होने के अलावा।

कार्बन की तरह, सभी बायोमोलेक्युलस (कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन, एंजाइम, डीएनए, आदि) में हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। इसलिए, इसे निकालने या उत्पन्न करने के कई स्रोत हैं; हालांकि, कुछ वास्तव में लाभदायक उत्पादन विधियों का प्रतिनिधित्व करते हैं।

इतिहास

पहचान और नाम

हालांकि 1671 में रॉबर्ट बॉयल ने पहली बार एक गैस देखी जो लोहे के बुरादे से एसिड के साथ प्रतिक्रिया करने पर बनाई गई थी, यह 1766 में ब्रिटिश वैज्ञानिक हेनरी कैवेन्डिश था, जिसने इसे एक नए पदार्थ के रूप में पहचाना; "ज्वलनशील हवा"।

कैवेंडिश ने पाया कि जब यह ज्वलनशील हवा जलती थी, तो पानी उत्पन्न होता था। अपने काम और परिणामों के आधार पर, फ्रांसीसी रसायनज्ञ एंटोनी लावोईसियर ने 1783 में इस गैस को हाइड्रोजन का नाम दिया। व्युत्पत्ति के रूप में इसका अर्थ ग्रीक शब्द 'हाइड्रो' और 'जीन' से निकला है: पानी का निर्माण।

इलेक्ट्रोलिसिस और ईंधन

इसके तुरंत बाद, 1800 में, अमेरिकी वैज्ञानिकों विलियम निकोलसन और सर एंथोनी कार्लिसल ने पाया कि पानी हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विघटित हो सकता है; उन्हें पानी के इलेक्ट्रोलिसिस मिले थे। बाद में, 1838 में, स्विस रसायनज्ञ क्रिश्चियन फ्रेडरिक स्कोनबीन ने बिजली बनाने के लिए हाइड्रोजन के दहन का लाभ उठाने का विचार पेश किया।

हाइड्रोजन की लोकप्रियता इतनी थी कि यहां तक ​​कि लेखक जूल्स वर्ने ने अपनी पुस्तक द मिस्टीरियस आइलैंड (1874) में इसे भविष्य के ईंधन के रूप में संदर्भित किया था।

एकांत

1899 में, स्कॉटिश केमिस्ट जेम्स देवर ने एक द्रवीभूत गैस के रूप में हाइड्रोजन को अलग करने के लिए पहली बार किया था, जो खुद एक ऐसा व्यक्ति था जो इसे अपने ठोस चरण में प्राप्त करने के लिए इसे ठंडा करने में सक्षम था।

दो चैनल

इस बिंदु से, हाइड्रोजन का इतिहास दो चैनल प्रस्तुत करता है। एक ओर, ईंधन और बैटरी के क्षेत्र के भीतर इसका विकास; और दूसरी ओर, इसके परमाणु की संरचना की समझ और इसने उस तत्व का प्रतिनिधित्व किया जिसने क्वांटम भौतिकी के लिए दरवाजे खोले।

संरचना और इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन

डायटोमिक हाइड्रोजन अणु। स्रोत: बेनजाह- bmm27

हाइड्रोजन परमाणु बहुत छोटे होते हैं और सहसंयोजक बंध बनाने के लिए केवल एक इलेक्ट्रॉन होता है। जब इनमें से दो परमाणु जुड़ते हैं, तो वे एक डायटोमिक अणु, एच ₂ को जन्म देते हैं; यह आणविक हाइड्रोजन गैस (शीर्ष छवि) है। प्रत्येक सफेद क्षेत्र एक व्यक्तिगत एच परमाणु से मेल खाता है, और वैश्विक क्षेत्र आणविक कक्षा के लिए है।

इस प्रकार, हाइड्रोजन में वास्तव में बहुत छोटे एच ₂ अणु होते हैं जो लंदन के बिखरने वाले बलों के माध्यम से बातचीत करते हैं, क्योंकि उनमें एक द्विध्रुवीय क्षण की कमी होती है क्योंकि वे होमोन्यूक्लियर होते हैं। इसलिए, वे बहुत "बेचैन" होते हैं और अंतरिक्ष में तेजी से फैलते हैं क्योंकि उन्हें धीमा करने के लिए पर्याप्त रूप से पर्याप्त अंतर-आणविक बल नहीं होते हैं।

हाइड्रोजन का इलेक्ट्रॉन विन्यास मात्र 1s ^{1 है} । यह कक्षीय, 1 एस, हाइड्रोजन परमाणु के लिए प्रसिद्ध श्रोडिंगर समीकरण को हल करने का उत्पाद है। एच _{2 में,} दो 1 ऑर्बिटल्स दो आणविक ऑर्बिटल्स बनाने के लिए ओवरलैप करते हैं: एक बॉन्डिंग और दूसरा एंटी-बॉन्डिंग, आणविक ऑर्बिटल सिद्धांत (टीओएम) के अनुसार।

ये ऑर्बिटल्स आयनों एच ₂ ⁺ या एच ₂ के अस्तित्व की अनुमति या व्याख्या करते हैं ^-; हालांकि, हाइड्रोजन रसायन शास्त्र एच द्वारा सामान्य परिस्थितियों में परिभाषित किया गया है ₂ या एच ⁺ या एच ^- आयनों ।

ऑक्सीकरण संख्या

हाइड्रोजन, ¹ एस ^{1 के} लिए इलेक्ट्रॉन विन्यास से, इसकी संभावित ऑक्सीकरण संख्या की भविष्यवाणी करना बहुत आसान है; ध्यान में रखते हुए, निश्चित रूप से, कि उच्च ऊर्जा 2s कक्षीय रासायनिक बांड के लिए उपलब्ध नहीं है। इस प्रकार, बेसल अवस्था में, हाइड्रोजन में 0, एच ⁰ की ऑक्सीकरण संख्या होती है ।

यदि यह अपना एकमात्र इलेक्ट्रॉन खो देता है, तो 1s कक्षीय खाली रहता है और हाइड्रोजन केशन या आयन, H ⁺, लगभग किसी भी तरल माध्यम में बड़ी गतिशीलता के साथ बनता है; विशेष रूप से पानी। इस मामले में, इसकी ऑक्सीकरण संख्या +1 है।

और जब विपरीत होता है, अर्थात एक इलेक्ट्रॉन प्राप्त होता है, तो कक्षीय में अब दो इलेक्ट्रॉन होंगे और 1s ² हो जाएगा । फिर ऑक्सीकरण संख्या -1 हो जाती है, और हाइड्राइड आयनों, एच ^{- से} मेल खाती है । यह ध्यान देने योग्य है कि एच ^- महान गैस हीलियम के लिए आइसोएलेट्रोनिक है, वह; यही है, दोनों प्रजातियों में इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान है।

सारांश में, हाइड्रोजन के लिए ऑक्सीकरण संख्याएँ हैं: +1, 0 और -1 और H ₂ के अणु में दो हाइड्रोजन परमाणु ^{0 होते हैं} ।

के चरण

कम से कम स्थलीय स्थितियों में हाइड्रोजन का पसंदीदा चरण, पहले से सामने आने वाले कारणों के कारण गैसीय एक है। हालांकि, जब तापमान -200 डिग्री सेल्सियस के क्रम में कम हो जाता है, या यदि दबाव वायुमंडलीय एक के सैकड़ों गुना बढ़ जाता है, तो हाइड्रोजन क्रमशः तरल या ठोस चरण में संघनित या क्रिस्टलीकृत हो सकता है।

इन स्थितियों के तहत, एच ₂ अणुओं को संरचनात्मक पैटर्न को परिभाषित करने के लिए विभिन्न तरीकों से गठबंधन किया जा सकता है। लंदन प्रकीर्णन बल अब अत्यधिक दिशात्मक हो गया है और इसलिए एच ₂ जोड़े द्वारा अपनाई गई ज्यामितीय या समरूपता दिखाई देती है ।

उदाहरण के लिए, दो जोड़े एच ₂, यह है कि लेखन (एच ₂) _{2 के} बराबर एक सममित या असममित वर्ग को परिभाषित करता है। इस बीच, तीन एच ₂, या (एच ₂) ₃ जोड़े एक षट्भुज को परिभाषित करते हैं, ग्रेफाइट क्रिस्टल में कार्बन के समान। वास्तव में, यह हेक्सागोनल चरण ठोस हाइड्रोजन के लिए मुख्य या सबसे स्थिर चरण है।

लेकिन क्या होगा अगर ठोस अणुओं से नहीं बल्कि H परमाणुओं से बना हो? तब हम धातु हाइड्रोजन से निपटेंगे। ये एच परमाणु, सफेद क्षेत्रों को याद करते हुए, एक तरल चरण और एक धातु ठोस दोनों को परिभाषित कर सकते हैं।

गुण

भौतिक उपस्थिति

हाइड्रोजन एक रंगहीन, गंधहीन और बेस्वाद गैस है। इसलिए, रिसाव होने से विस्फोट का खतरा होता है।

क्वथनांक

-253 डिग्री सेल्सियस।

गलनांक

-259 ° सें।

फ़्लैश बिंदु और स्थिरता

यह लगभग किसी भी तापमान पर फट जाता है यदि गैस के करीब एक चिंगारी या गर्मी स्रोत है, यहां तक ​​कि सूरज की रोशनी भी हाइड्रोजन को प्रज्वलित कर सकती है। हालांकि, जब तक यह अच्छी तरह से संग्रहीत है तब तक यह एक खराब प्रतिक्रियाशील गैस है।

घनत्व

0.082 ग्राम / एल। यह हवा की तुलना में 14 गुना हल्का है।

घुलनशीलता

पानी में 21 मिलीग्राम पर 1.62 मिलीग्राम / एल। यह आमतौर पर, अधिकांश तरल पदार्थों में अघुलनशील होता है।

वाष्प दबाव

25 ° C पर 1.24 · 10 ⁶ mmHg। यह मान इस बात का अंदाजा लगाता है कि गैस से बचने के लिए हाइड्रोजन सिलेंडरों को कितना बंद होना चाहिए।

स्वयं जलने का तापमान

560v ° C।

वैद्युतीयऋणात्मकता

पॉलिंग स्केल पर 2.20।

ज्वलन की ऊष्मा

-285.8 kJ / मोल।

वाष्पीकरण का ताप

0.90 केजे / मोल।

फ्यूजन की गर्मी

0.117 केजे / मोल।

आइसोटोप

"सामान्य" हाइड्रोजन परमाणु प्रोटियम, ¹ एच है, जो लगभग 99.985% हाइड्रोजन बनाता है। इस तत्व के लिए अन्य दो समस्थानिक हैं ड्यूटेरियम, ² एच, और ट्रिटियम, ³ एच। ये न्यूट्रॉन की संख्या में भिन्न होते हैं; ड्यूटेरियम में एक न्यूट्रॉन होता है, जबकि ट्रिटियम में दो होते हैं।

स्पिन आइसोमर्स

आणविक हाइड्रोजन के दो प्रकार हैं, एच ₂: ऑर्थो और पैरा। पहले में, एच परमाणुओं के दो स्पिन (प्रोटॉन) एक ही दिशा में उन्मुख होते हैं (वे समानांतर होते हैं); जबकि दूसरे में, दो स्पिन विपरीत दिशाओं में हैं (वे एंटीपैरल हैं)।

हाइड्रोजन-पैरा दो आइसोमर्स का अधिक स्थिर है; लेकिन जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, ऑर्थो: पैरा अनुपात 3: 1 हो जाता है, जिसका अर्थ है कि हाइड्रोजन-ऑर्थो आइसोमर दूसरे पर हावी होता है। बहुत कम तापमान पर (दूरस्थ रूप से पूर्ण शून्य, 20K के करीब), शुद्ध हाइड्रोजन-पैरा नमूने प्राप्त किए जा सकते हैं।

शब्दावली

हाइड्रोजन को संदर्भित करने के लिए नामकरण सबसे सरल में से एक है; यद्यपि यह इसके अकार्बनिक या कार्बनिक यौगिकों के लिए समान नहीं है। H ₂ को 'हाइड्रोजन' के अलावा निम्नलिखित नामों से भी पुकारा जा सकता है:

-मूल हाइड्रोजन

-Dihydrogen

-डायोमिक हाइड्रोजन अणु।

एच ⁺ आयन के लिए उनके नाम प्रोटॉन या हाइड्रोजन आयन हैं; और अगर यह एक जलीय माध्यम में है, तो एच ₃ ओ ⁺, हाइड्रोनियम केशन। जबकि H ^- आयन हाइड्राइड आयन है।

हाइड्रोजन परमाणु

बोह्र के ग्रहीय मॉडल द्वारा प्रस्तुत हाइड्रोजन परमाणु। स्रोत: पिक्साबे

हाइड्रोजन परमाणु सभी में सबसे सरल है और सामान्य रूप से ऊपर की छवि में दिखाया गया है: एक प्रोटॉन के साथ एक नाभिक (¹ एच के लिए), एक इलेक्ट्रॉन से घिरा हुआ है जो एक कक्षा खींचता है। आवर्त सारणी के अन्य तत्वों के लिए सभी परमाणु कक्षाओं का निर्माण और अनुमान इस परमाणु पर लगाया गया है।

परमाणुओं की वर्तमान समझ के लिए एक अधिक वफादार प्रतिनिधित्व एक क्षेत्र का होगा जिसकी परिधि इलेक्ट्रॉन के इलेक्ट्रॉन और संभाव्य बादल (इसके 1s कक्षीय) द्वारा परिभाषित की जाती है।

कहां मिलेंगे और उत्पादन होगा

तारों का एक क्षेत्र: हाइड्रोजन का अटूट स्रोत। स्रोत: पिक्साबे

हाइड्रोजन, हालांकि कार्बन की तुलना में कुछ हद तक कम है, रासायनिक तत्व जिसे संदेह के बिना हर जगह होने के लिए कहा जा सकता है; हवा में, कच्चे और तेल और खनिजों के साथ समुद्रों, महासागरों और हमारे शरीर को भरने वाले पानी का हिस्सा बनाने के साथ-साथ कार्बनिक यौगिकों में जो जीवन बनाने के लिए इकट्ठे होते हैं।

उन में हाइड्रोजन परमाणुओं को खोजने के लिए यौगिकों के किसी भी पुस्तकालय को स्किम करें।

सवाल इतना नहीं है कि कितना है लेकिन यह कैसे मौजूद है। उदाहरण के लिए, अणु H ₂ सूर्य के प्रकाश की घटना में इतना अस्थिर और प्रतिक्रियाशील है, जो वायुमंडल में बहुत कम है; इसलिए, यह अन्य तत्वों में शामिल होने के लिए प्रतिक्रिया करता है और इस प्रकार स्थिरता प्राप्त करता है।

जबकि ब्रह्मांड में उच्च, हाइड्रोजन मुख्य रूप से तटस्थ परमाणुओं, एच के रूप में पाया जाता है।

वास्तव में, हाइड्रोजन को अपने धातु और संघनित चरण में, तारों की निर्माण इकाई के रूप में माना जाता है। चूँकि उनमें बहुत अधिक मात्राएँ होती हैं और इसकी मजबूती और विशाल आयामों के कारण, वे इस तत्व को पूरे ब्रह्मांड में सबसे अधिक प्रचुर मात्रा में बनाते हैं। यह अनुमान है कि ज्ञात पदार्थ का 75% हाइड्रोजन परमाणुओं से मेल खाता है।

प्राकृतिक

अंतरिक्ष में ढीले हाइड्रोजन परमाणुओं को इकट्ठा करना अव्यावहारिक लगता है और उन्हें सूर्य, या निहारिका, की अग्न्याशय की अशुद्धियों से निकालने लगता है। पृथ्वी पर, जहां इसकी स्थितियां इस तत्व को एच _{2 के} रूप में मौजूद होने के लिए मजबूर करती हैं, इसे प्राकृतिक या भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं के माध्यम से उत्पादित किया जा सकता है।

उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन का अपना प्राकृतिक चक्र होता है जिसमें कुछ बैक्टीरिया, रोगाणुओं और शैवाल इसे फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं के माध्यम से उत्पन्न कर सकते हैं। प्राकृतिक प्रक्रियाओं और इन के समानांतर स्केलिंग में बायोरिएक्टर का उपयोग शामिल है, जहां बैक्टीरिया हाइड्रोकार्बन पर फ़ीड करते हैं जो उनमें निहित हाइड्रोजन को छोड़ते हैं।

जीवित चीजें भी हाइड्रोजन उत्पादक हैं, लेकिन कुछ हद तक। यदि यह मामला नहीं था, तो यह स्पष्ट करना संभव नहीं होगा कि यह पेट फूलना के गैसीय घटकों में से एक कैसे बनता है; जो अत्यधिक ज्वलनशील साबित हुए हैं।

अंत में, यह उल्लेख किया जाना चाहिए कि अवायवीय परिस्थितियों में (ऑक्सीजन के बिना), उदाहरण के लिए भूमिगत परतों में, हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए खनिज पानी के साथ धीरे-धीरे प्रतिक्रिया कर सकते हैं। फैयेलिटा की प्रतिक्रिया इसे साबित करती है:

3Fe ₂ SiO ₄ + 2 H ₂ O → 2 Fe ₃ O ₄ + 3 SiO ₂ + 3 H ₂

औद्योगिक

यद्यपि बायोहाइड्रोजेन एक औद्योगिक पैमाने पर इस गैस को उत्पन्न करने का एक विकल्प है, लेकिन सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली विधियाँ व्यावहारिक रूप से इसमें मौजूद यौगिकों से हाइड्रोजन को "हटाने" से युक्त होती हैं, जिससे इसके परमाणु एकजुट होते हैं और एच ₂ बनाते हैं ।

सुपरहिटेड स्टीम के साथ कोक (या चारकोल) पर प्रतिक्रिया करके इसके उत्पादन के कम से कम पर्यावरण के अनुकूल तरीके हैं:

C (s) + H ₂ O (g) → CO (g) + H ₂ (g)

इसी तरह, प्राकृतिक गैस का उपयोग इस उद्देश्य के लिए किया गया है:

CH ₄ (g) + H ₂ O (g) → CO (g) + 3H ₂ (g)

और क्योंकि कोक या प्राकृतिक गैस की मात्रा बहुत अधिक है, इसलिए इन दोनों में से किसी भी प्रतिक्रिया से हाइड्रोजन का उत्पादन करना लाभदायक है।

हाइड्रोजन प्राप्त करने का एक और तरीका यह है कि पानी को एक विद्युत स्त्रावित करके उसके तात्विक भागों (इलेक्ट्रोलिसिस) में तोड़ दिया जाए:

2 H ₂ O (l) → 2 H ₂ (g) + O ₂ (g)

प्रयोगशाला में

आणविक हाइड्रोजन को किसी भी प्रयोगशाला में कम मात्रा में तैयार किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, एक सक्रिय धातु को एक मजबूत एसिड के साथ प्रतिक्रिया करनी चाहिए, या तो बीकर में या टेस्ट ट्यूब में। अवलोकनीय बुदबुदाहट हाइड्रोजन गठन का एक स्पष्ट संकेत है, जो निम्नलिखित सामान्य समीकरण द्वारा दर्शाया गया है:

M (s) + nH ⁺ (aq) → M ^{n +} (aq) + H ₂ (g)

जहां n धातु की वैलेंस है। उदाहरण के लिए, मैग्नीशियम H ^{+ के} साथ H ₂ उत्पन्न करने के लिए प्रतिक्रिया करता है:

Mg (s) + 2H ⁺ (aq) → Mg ²⁺ (aq) + H ₂ (g)

प्रतिक्रियाओं

रिडॉक्स

अपने आप ऑक्सीकरण संख्याएं रासायनिक प्रतिक्रियाओं में हाइड्रोजन कैसे भाग लेती हैं इसकी पहली झलक पेश करती हैं। एच ₂ को पुन: सक्रिय करना अपरिवर्तित रह सकता है, या एच ⁺ या एच ^- आयनों में विभाजित होता है, जिसके आधार पर यह किस प्रजाति के साथ बांधता है; यदि वे इससे अधिक या कम विद्युतीय हैं।

एच ₂ अपने सहसंयोजक बंधन, एचएच की ताकत के कारण बहुत प्रतिक्रियाशील नहीं है; हालाँकि, यह आवधिक तालिका पर लगभग सभी तत्वों के साथ प्रतिक्रिया करने और यौगिक बनाने के लिए एक पूर्ण बाधा नहीं है।

इसकी सबसे अच्छी ज्ञात प्रतिक्रिया ऑक्सीजन गैस के साथ पानी के वाष्प का उत्पादन करने के लिए है:

H ₂ (g) + O ₂ (g) → 2H ₂ O (g)

और स्थिर ऑक्सीजन अणु बनाने के लिए ऑक्सीजन के लिए इसकी आत्मीयता है, कि यह कुछ धातु आक्साइडों में O ^2- आयन के रूप में भी प्रतिक्रिया कर सकता है:

H ₂ (g) + CuO (s) → Cu (s) + H ₂ O (l)

सिल्वर ऑक्साइड भी प्रतिक्रिया करता है या उसी प्रतिक्रिया से "कम" होता है:

H ₂ (g) + AgO (s) → Ag (s) + H ₂ O (l)

ये हाइड्रोजन प्रतिक्रियाएं रेडॉक्स प्रकार के अनुरूप हैं। यही है, कमी-ऑक्सीकरण। हाइड्रोजन ऑक्सीजन की उपस्थिति में और धातुओं के धातु आक्साइड दोनों की तुलना में कम प्रतिक्रियाशील है; उदाहरण के लिए, तांबा, चांदी, टंगस्टन, पारा और सोना।

अवशोषण

कुछ धातुएं धातु हाइड्राइड बनाने के लिए हाइड्रोजन गैस को अवशोषित कर सकती हैं, जिन्हें मिश्र धातु माना जाता है। उदाहरण के लिए, संक्रमण धातु जैसे पैलेडियम एच ₂ की महत्वपूर्ण मात्रा को अवशोषित करते हैं , जो धातु स्पंज के समान होते हैं।

वही अधिक जटिल धातु मिश्र धातुओं के साथ होता है। इस तरह हाइड्रोजन को उसके सिलिंडर के अलावा अन्य माध्यमों से भी संग्रहीत किया जा सकता है।

इसके अलावा

कार्बनिक अणु विभिन्न आणविक तंत्रों और / या बातचीत के माध्यम से हाइड्रोजन को "अवशोषित" भी कर सकते हैं।

धातुओं के लिए, एच ₂ अणु उनके क्रिस्टल के भीतर धातु के परमाणुओं से घिरे होते हैं; जबकि जैविक अणुओं में, HH बंधन अन्य सहसंयोजक बंध बनाने के लिए टूट जाता है। अधिक औपचारिक अर्थों में: हाइड्रोजन को अवशोषित नहीं किया जाता है, लेकिन संरचना में जोड़ा जाता है।

क्लासिक उदाहरण क्रमशः एच ₂ के डबल या ट्रिपल बॉन्ड के अलकेन्स या एल्केनीज़ के अलावा है:

सी = सी + एच ₂ → एचसीएचसी

CC + H ₂ → HC = CH

इन प्रतिक्रियाओं को हाइड्रोजनीकरण भी कहा जाता है।

हाइड्राइड गठन

हाइड्रोजन रासायनिक यौगिकों के एक परिवार को बनाने के लिए तत्वों के साथ सीधे प्रतिक्रिया करता है जिसे हाइड्राइड्स कहा जाता है। वे मुख्य रूप से दो प्रकार के होते हैं: खारा और आणविक।

इसी तरह, वहाँ धातु हाइड्राइड हैं, जो धातु धातुओं से मिलकर पहले से ही उल्लेख किया है जब ये धातु हाइड्रोजन गैस को अवशोषित करते हैं; और पॉलिमर, नेटवर्क या बॉन्ड EH की श्रृंखला के साथ, जहां E रासायनिक तत्व को दर्शाता है।

खारा

खारा हाइड्राइड्स में, हाइड्रोजन आयनिक संबंध में हाइड्राइड आयन, एच ^{- के} रूप में भाग लेता है । इसे बनाने के लिए, तत्व को आवश्यक रूप से कम इलेक्ट्रोनगेटिव होना चाहिए; अन्यथा, यह अपने इलेक्ट्रॉनों को हाइड्रोजन को नहीं छोड़ता।

इसलिए, नमक हाइड्राइड केवल तब बनते हैं जब हाइड्रोजन अत्यधिक इलेक्ट्रोपोसिटिव धातुओं, जैसे क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है।

उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन सोडियम हाइड्राइड का उत्पादन करने के लिए धातु सोडियम के साथ प्रतिक्रिया करता है:

2Na (s) + H ₂ (g) → 2NaH (s)

या बेरियम हाइड्राइड का उत्पादन करने के लिए बेरियम के साथ:

बा (s) + H ₂ (g) → BaH ₂ (s)

आणविक

आणविक हाइड्राइड्स आयनिक वाले से भी बेहतर रूप से ज्ञात हैं। जब हाइड्रोजन एक हलोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो उन्हें हाइड्रोजन हलाइड्स, HX भी कहा जाता है:

Cl ₂ (g) + H ₂ (g) → 2HCl (g)

यहाँ हाइड्रोजन सहसंयोजक बंधन में H ^{+ के} रूप में भाग लेता है; चूंकि, दोनों परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रोनगेटिविटीज के बीच अंतर बहुत शानदार नहीं है।

पानी को ही ऑक्सीजन हाइड्राइड (या हाइड्रोजन ऑक्साइड) के रूप में माना जा सकता है, जिसके गठन की प्रतिक्रिया पहले ही चर्चा की जा चुकी है। सल्फर के साथ प्रतिक्रिया हाइड्रोजन सल्फाइड, एक बदबूदार गैस देने के लिए समान है:

एस (एस) + एच ₂ (जी) → एच _२ एस (जी)

लेकिन सभी आणविक हाइड्राइड सबसे प्रसिद्ध (और शायद सबसे मुश्किल से संश्लेषित करने के लिए) अमोनिया है:

N ₂ (g) + 3H ₂ (g) → 2NH ₃ (g)

अनुप्रयोग

पिछले अनुभाग में, हाइड्रोजन के मुख्य उपयोगों में से एक को पहले से ही संबोधित किया गया था: संश्लेषण, अकार्बनिक या कार्बनिक के विकास के लिए एक कच्चे माल के रूप में। इस गैस को नियंत्रित करना आम तौर पर इसके अलावा कोई अन्य उद्देश्य नहीं है कि यह उन यौगिकों के अलावा अन्य प्रतिक्रियाएं पैदा करे जिनसे इसे निकाला गया था।

कच्चा माल

- यह अमोनिया के संश्लेषण के लिए अभिकर्मकों में से एक है, जिसके बदले में अंतहीन औद्योगिक अनुप्रयोग हैं, जो उर्वरकों के उत्पादन से शुरू होते हैं, यहां तक ​​कि नाइट्रोजन युक्त दवाओं के लिए सामग्री के रूप में।

- यह कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करने का इरादा रखता है और इस प्रकार बड़े पैमाने पर मेथनॉल का उत्पादन करता है, एक अभिकर्मक जो जैव ईंधन में अत्यधिक महत्वपूर्ण है।

अपचायक कारक

- यह कुछ धातु आक्साइड के लिए एक कम करने वाला एजेंट है, यही वजह है कि इसका उपयोग धातु संबंधी कमी (पहले से तांबे और अन्य धातुओं के मामले में समझाया गया है) में किया जाता है।

- मार्जरीन का उत्पादन करने के लिए वसा या तेल कम करें।

तेल उद्योग

तेल उद्योग में, रिफाइनिंग प्रक्रियाओं में कच्चे तेल को "हाइड्रोट्रीट" करने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है।

उदाहरण के लिए, यह बड़े और भारी अणुओं को छोटे अणुओं में विभाजित करने की मांग करता है, जिसकी बाजार में अधिक मांग (हाइड्रोकार्बन) है; पेट्रोपोर्फिरिन केज (हाइड्रोडेमेटलाइज़ेशन) में फंसी धातुओं को छोड़ दें; सल्फर परमाणुओं को H ₂ S (hydrodesulfurization) के रूप में हटा दें; या पैराफिन युक्त मिश्रण बनाने के लिए डबल बांड को कम करें।

ईंधन

हाइड्रोजन स्वयं रॉकेट या अंतरिक्ष यान के लिए एक उत्कृष्ट ईंधन है, क्योंकि इसकी छोटी मात्रा में, जब ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया होती है, तो भारी मात्रा में गर्मी या ऊर्जा जारी होती है।

एक छोटे पैमाने पर, इस प्रतिक्रिया का उपयोग हाइड्रोजन कोशिकाओं या बैटरी को डिजाइन करने के लिए किया जाता है। हालांकि, इन कोशिकाओं को इस गैस को ठीक से स्टोर करने में सक्षम नहीं होने की कठिनाइयों का सामना करना पड़ता है; और जीवाश्म ईंधन को जलाने से पूरी तरह स्वतंत्र होने की चुनौती।

सकारात्मक पक्ष पर, ईंधन के रूप में उपयोग किया जाने वाला हाइड्रोजन केवल पानी छोड़ता है; गैसों के बजाय जो वायुमंडल और पारिस्थितिक तंत्र के लिए प्रदूषण के साधन का प्रतिनिधित्व करते हैं।

संदर्भ

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