Hidrojen (H); periyodik tabloda ilk sırada, 1. periyot 1A grubunda yer alan, rengi ve kokusu olmayan bir kimyasal elementtir. Hidrojen, evren kütlesinin yaklaşık %75’ini oluşturur ve evrende en çok bulunan elementtir. Tüm cisimlerin en hafifidir(yoğunluğu havaya göre 0,07). Oksijen ile tepkimesinde suyu oluşturur(H2O). En küçük atom kütle birimine sahiptir ve nötronu yoktur. Güneşin, diğer yıldızların ve evrenin temel enerji kaynağıdır.
Hidrojen elementi adını Latince “Hydrogenium(Türkçesi; su yapan)” sözcüğünden almıştır. Gökteki yıldızların çoğu plazma halindeki hidrojenden oluşur, en yaygın doğal izotopu, nötronsuz protiyumdur.
Hidrojen gazı ilk kez yapay olarak 1500’lü yıllarda T. Von Hohenheim (ayrıca Paracelsus, 1493 – 1521, olarak da bilinir) tarafından güçlü asitlerle metalleri karıştırarak elde etmiş ancak yanıcı özelliğinin farkına varılmamıştır. Hidrojenin yanıcı özelliği 1671 yılında Robert Boyle tarafından demir çubuk ve seyreltik asit çözeltilerinin reaksiyonu sonucu üretilerek yeniden keşfedilmiştir.
1766 yılına gelindiğinde Henry Cavendish metal asit reaksiyonuyla elde edilen, havada yanan, yandığı zaman su açığa çıkaran hidrojenin ayrı bir element olduğunun farkına varmıştır. Cıva ve asitlerle yaptığı deneyler sırasında hidrojenin cıvayı oluşturan yapılardan biri olduğunu, cıvanın asitle reaksiyonundan ortaya çıktığını düşünmüş, buna rağmen hidrojenin pek çok önemli özelliğini gerçekçi şekilde açıklamıştır. 1783’te Antoine Lavoiser, Laplace ile Cavendish’in bulduklarını tekrarlarken, yandığı zaman su üreten bu gaza hidrojen adını vermiştir.
Hidrojen Elementinin Özellikleri
- Erime Noktası: 13,99 K, −259,16 °C
- Kaynama Noktası: 20,271 K, −252,879 °C
Hidrojen periyodik tabloda 1.periyot 1 A grubunda yer alır, rengi ve kokusu yoktur. Evrenin temel enerji kaynağıdır, -252.77 °C’de sıvı hale getirilebilir. Hidrojen, bilinen tüm yakıtlar içerisinde birim kütle başına en yüksek enerji içeriğine sahiptir(1 kg hidrojen 2,1 kg doğalgaz veya 2,8 kg petrolün sahip olduğu enerjiye sahiptir). Hidrojen elde etmenin en basit yolu sudan elektrik akımı geçirmektir(Elektroliz). Sudan geçirilen elektrik akımıyla su bileşenlerine ayrılır, hidrojen ve oksijen gazları açığa çıkar. Farklı bir yöntem olarak akkor halindeki kok kömürü üzerinden su buharı geçirilmesiyle oluşan su gazından da hidrojen elde edilebilir. Ortaya çıkacak olan bu su gazının bileşiminde yalnızca hidrojen ve karbomonoksit bulunur, karbonmonoksit ayrıştırıldığında hidrojen gazı elde edilir.
Hidrojen genellikle doğada saf halde bulunmaz; suda, asitlerde, bütün bitkilerin yapısında, hayvan dokularında ve yiyeceklerimizin çoğunda, kömürde ve petrolde başka elementlerle birleşmiş olarak hidrojen bulunur. Yakıt olarak kullandığımız doğal gazın temeli de bir karbon ve hidrojen bileşiği olan metandır.
Dünyada bir çok maddenin yapısına katılmasına karşın atmosferdeki hidrojen oranı düşüktür. Güneş ve öbür yıldızların atmosferlerin, büyük ölçüde hidrojen oluşturur. Yerkabuğunda çokluk bakımından 10. sıradadır (1. sırada oksijen, 2. silisyum, 3. alüminyum, 4. demir, 5. kalsiyum, 6. sodyum, 7. magnezyum, 8. potasyum, 9. titanyum)
Dünyada Hidrojen Kullanımı
Hidrojen gazı solunduğunda zehirli bir etkisi yoktur ancak insanlar sadece hidrojen soluyarak yaşayamaz. Havanın yaklaşık 15’de biri ağırlığındaki hidrojen, bütün elementlerin ve bilinen gazların en hafifi olma özelliğinden dolayı bir zamanlar güdümlü ve güdümsüz balonları şişirmek için kullanıldı. Ancak çok kolay tutuşup ve alev aldığından dolayı bir takım kazalar yaşandı ve yerini yanıcı olmayan helyuma bıraktı. Oksijen ile hamlaç adı verilen bir alet yardımıyla karıştırılarak yakılmasıyla son derece sıcak olan oksihidrojen elde edilir, bu özelliğiyle metalleri eriterek kaynak yapmakta kullanılır.
Hidrojenin en önemli kullanım alanlarından bir diğeri hidrojen molekülünün genellikle yüksek sıcaklık ve basınç altında başka maddelere bağlanmasına dayanan hidrojenlenme işlemidir. Bu yöntemle kömürden benzin ve öbür sıvı yakıtlar, bitkisel yağlardan da margarin elde edilir. Bu işlem kömürü sıvı hidrokarbonlara, bitkisel yağları da yemeklik katı yağlara dönüştürür. Ayrıca amonyak, sabun, naylon ve öbür plastik maddelerin üretiminde bu yöntemden yararlanılır.
Atomik yapısında bir proton ve bir elektron bulunan hidrojen, bu yapısıyla en basit elementtir ancak doğal hidrojen, çekirdeğindeki protonlara eşlik eden nötron sayısıyla ayırt edilebilen üç izotopunun karışımından oluşur. Protyum ya da hidrojen-1, döteryum ya da hidrojen-2 ve trityum ya da hidrojen-3. 6.000 birim doğal hidrojende bir birim döteryum bulunur; “ağır hidrojen” olarak da bilinen döteryum hidrojenin iki katı ağırlığında bir gazdır. Döteryum atomları çok yüksek sıcaklıkta birbirleriyle çarpıştırılırsa çekirdekleri kaynaşarak helyum atomlarına dönüşür. Çekirdek kaynaşması ya da füzyon denen bu tepkimede nötronların serbest kalmasıyla çok büyük bir enerji açığa çıkar.
Ayrıca son zamanlarda Toyota hidrojen ile çalışan motor üretip patentini aldı.
Ayrıca bakın;
Kaynak ve ileri okuma;