Hidrojen

Hidrojen



Gaz halindeki bu kimyasal elementin varlığı çok eskiden beri biliniyordu, ama element olduğunun anlaşılması oldukça uzun zaman aldı Daha 16 yüzyılda kimyacılar metallerin aside daldırılmasıyla çok yanıcı bir gazın açığa çıktığını fark etmişlerdi 1766'da İngiliz kimyacı Henry Cavendish bu gazın bir bileşik değil yeni bir element olduğunu saptadı, özelliklerini inceledi ve çok çabuk tutuşma özelliği nedeniyle "yanıcı hava" olarak adlandırdı Bu element için sonradan hidrojen adını öneren ise Fransız kimyacı Antoine Lavoisier oldu Bu adı "su yapıcı" anlamındaki iki Yunanca sözcükten türetmişti; çünkü hidrojen yandığında, yani havanın oksijeniyle birleştiğinde mutlaka su oluşuyordu


Hidrojen elde etmenin en basit yollarından biri sudan elektrik akımı geçirmektir; elektroliz denen bu yöntemle su bileşenlerine ayrılır ve hidrojen ile oksijen gazları açığa çıkar (bakELEKTROLİZ) Ayrıca, akkor halindeki kokkömürü üzerinden su buharı geçirilmesiyle oluşan "su gazı"ndan da hidrojen elde edilebilir

Su gazının bileşiminde yalnızca hidrojen ve karbon monoksit bulunduğu için, karbon monoksit ayrıldığında geriye hidrojen kalır Suda, asitlerde, bütün bitkilerin ve hayvanların dokularında, yiyeceklerimizin çoğunda, kömürde ve petrolde başka elementlerle birleşmiş olarak hidrojen bulunur Yakıt olarak kullanılan doğal gazın temeli de bir karbon ve hidrojen bileşiği olan metandır Havadaki, yani Dünya'nın atmosferindeki hidrojen oranı çok düşüktür, ama Güneş'in ve öbür yıldızların atmosferleri büyük ölçüde hidrojenden oluşur Kısacası hidrojen evrende en bol bulunan elementtir; oysa yerkabuğunu ve Dünya'nın atmosferini oluşturan elementler arasında kütlesel olarak dokuzuncu sırayı alır

Kimyasal simgesi H, atom numarası 1 olan hidrojen tadı ve kokusu olmayan renksiz bir gazdır Solunduğunda zehirleyici bir etkisi yoktur, ama insanlar yalnızca hidrojen soluyarak yaşayamazlar Havanın yaklaşık 15'te biri ağırlığındaki hidrojen bütün elementlerin ve bilinen bütün gazların en hafifi olduğundan, bir zamanlar güdümlü ve güdümsüz balonları şişirmekte kullanılırdı Ama çok kolay tutuşarak alev aldığı için üzücü balon kazalarından sonra bu alandaki yerini yanmayan bir gaz olan helyuma bıraktı (bak Helyum) Hidrojen ile oksijenin hamlaç denen bir alet yardımıyla karıştırılarak yakılmasıyla oluşan oksihidrojen alevi son derece sıcaktır ve metalleri eriterek kaynak yapmakta kullanılır

Hidrojenin en önemli kullanım alanlarından biri de hidrojen molekülünün genellikle yüksek sıcaklık ve basınç altında başka maddelere bağlanmasına dayanan hidrojenleme işlemidir Bu yöntemle kömürden benzin ve öbür sıvı yakıtlar, bitkisel yağlardan da margarin elde edilir (bak Margarin) Çünkü hidroj enleme tepkimesi kömürü sıvı hidrokarbonlara, bitkisel yağları da yemeklik katı yağlara dönüştürür Ayrıca amonyak, sabun, naylon ve öbür plastik maddelerin üretiminde de hidrojenleme yönteminden yararlanılır

Atomunda bir tek proton ile bir tek elektron bulunan hidrojen bu yapısıyla en basit elementtir Ama doğal hidrojen, çekirdeğindeki protonlara eşlik eden nötron sayısıyla ayırt edilebilen üç izotopunun karışımından oluşur: Protyum ya da hidrojen1, döteryum ya da hidrojen2 ve trityum ya da hidrojen3 6000 birim doğal hidrojende bir birim döteryum bulunur; "ağır hidrojen" olarak da bilinen döteryum hidrojenin iki katı ağırlığında bir gazdır Eğer döteryum atomları olağanüstü yüksek sıcaklıkta birbirleriyle çarpıştırılırsa çekirdekleri kaynaşır ve helyum atomlarına dönüşür

Çekirdek kaynaşması ya da füzyon denen bu tepkimede nötronların serbest kalmasıyla çok büyük bir enerji açığa çıkar (bak Atom; Nükleer Enerji) Hidrojen bombasını böylesine korkunç bir silah durumuna getiren işte bu enerjidir Ama döteryum çekirdeklerinin kaynaşmasıyla açığa çıkan bu enerjiyi insanlığın yararına, örneğin elektrik üretiminde kullanmak bu kadar kolay değildir Çünkü, artı elektrik yüklü oldukları için birbirlerini iten çekirdekleri kaynaştırabilmenin yolu çok büyük bir hız kazandırarak birbirlerine yaklaşmalarını sağlamaktır

Bunun için de olağanüstü yüksek sıcaklıklar, örneğin Güneş'in iç kesimlerindekinden daha yüksek düzeyde bir sıcaklık gerekir Son yıllarda bilim adamlarının uğraştıkları "soğuk füzyon" denemelerinin amacı da döteryum çekirdekleri arasındaki bu kaynaşmayı olağan sıcaklıklarda gerçekleştirerek tükenmez bir enerji kaynağı biçiminde insanlığın yararına sunmaktır