Hidrojen (H); atom numarası 1, periyodik tabloda 1. periyot 1A grubunda, renksiz ve kokusuz, evrenin kütlesinin %75’ni oluşturan ve evrende en çok bulunan kimyasal elementtir. Havayaya göre yoğunluğu 0,07’dir ve bu bakımdan tüm cisimlerin en hafifidir. Oksijen ile birleşerek suyu oluşturur (H2O). En küçük atom kütle birimine sahip ve nötronu olmayan tek elementtir.

Adını, “Latince, Hydrogenium (su yapan)” kelimesinden almıştır. Ana hatta bulunan yıldızların çoğunluğu plazma halinde olan hidrojenden oluşur. Elementel hidrojen dünyada az bulunur. Hidrojenin en yaygın doğal izotopu, nötronsuz protiyumdur.

Tarihçe

 1500’lü yıllarda keşfedilmiş, 1700’lü yıllarda yanabilme özelliğinin farkına varılmıştır.

Güneş ve diğer yıldızların termonükleer tepkimeye vermiş olduğu ısının yakıtı hidrojen olup, evrenin temel enerji kaynağıdır. -252.77 °C’de sıvı hale getirilebilir. Sıvı hidrojenin hacmi gaz halindeki hacminin sadece 1/700’ü kadardır. 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. Ancak birim enerji başına hacmi yüksektir.

Hidrojen gazını yapay olarak ilk defa T. Von Hohenheim (ayrıca Paracelsus, 1493 – 1521, olarak da bilinir) tarafından güçlü asitlerle metalleri karıştırarak elde etmiştir ancak bu yanıcı gazın yeni bir element olduğunun farkına varamamıştır. 1671 yılında hidrojen Robert Boyle tarafından demir çubuk ve seyreltik asit çözeltilerinin reaksiyonu sonucu üretilerek yeniden keşfedilmiştir.

1766 yılında Henry Cavendish metal asit reaksiyonuyla elde edilen, havada yanan, yandığı zaman su açığa çıkaran hidrojenin ayrı bir element olduğunun farkına varmıştır. Cavendish’in hidrojenle tanışması cıva ve asitlerle yaptığı deneyler zamanında olmuştur. Başlangıçta hidrojenin cıvayı oluşturan birimlerden biri olduğunu, cıvanın asitle reaksiyonundan ortaya çıktığını düşünmüş, buna rağmen hidrojenin pek çok önemli özelliğini gerçekçi şekilde tasvir edebilmiştir. 1783’te Antoine Lavoiser, Laplace ile Cavendish’in bulduklarını tekrarlarken, yandığı zaman su üreten bu gaza hidrojen adını vermiştir.

Özellikleri

Hidrojen elde etmenin en basit yolu sudan elektrik akımı geçirmektir. Adına elektroliz denilen bu yöntemle su bileşenlerine ayrılı ve hidroken ile oksijen gazları açığa çıkar. Ayrıca, 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 korbonmonoksit bulunacağı için, karbonmonoksit ayrıştırıldığında hidrojen kalır. Suda, asitlerde, bütün bitkilerin ve hayvanların dokularında, yiyeceklerimizin çoğunda, kömürde ve petrolde başka elementlerle birleşmiş olarak hidrojen bulunur (en basitinden su iki hidrojen ve bir oksijen atomumun birleşmesinden meydana gelir). Yakıt olarak kullanılan doğal gazın temeli de bir karbon ve hidrojen bileşiği olan metandır.
Dünyada bir çok maddenin yapısına katılmasına karşın atmosferdeki hidrojen oranı çok düşüktür, Güneş ve öbür yıldızların atmosferleri büyük ölçüde hidrojenden oluşur. Evrende ençok bulunan elementtir, yerkabuğunda ise çokluk bakımından 10. sıradadır (1. sırada oksijen, 2. silisyum, 3. alüminyum, 4. demir, 5. kalsiyumi 6. sodyum, 7. magnezyum, 8. potasyum, 9. titanyum).

Kullanım alanları

Solunduğunda zehirleyici bir etkisi yoktur ancak insanlar sadece hidrojen soluyarak da yaşayamazlar. Havanın yaklaşık 15’de biri ağırlığındaki hidrojen bütün elementlerin ve bilinen bütün gazların en hafifi olduğundan, bir zamanlar güdümlü ve güdümsüz balonları şişirmekte kullanıldı. Çok kolay tutuşarak alev aldığından bir takım kazalardan sonra bu alandaki yerini yanmayan bir gaz olan helyuma bıraktı. Oksijen ile hamlaç denen bir alet yardımıyla karıştırılarak yakılmasıyla oksihidrojen elde edilir ve alevi son derece sıcaktır. Bu yüzden 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. Çünkü hidrojenleme tepkimesi kömürü sıvı hidro­karbonlara, bitkisel yağları da yemeklik katı yağlara dönüştürür. Ayrıca amonyak, sabun, naylon ve öbür plastik maddelerin üretiminde de hidrojenleme yönteminden yararlanılır.

Atomik yapısında bir proton ile 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 hidroj en-2 ve trityum ya da hidroj en-3. 6.000 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 ve hidrojen bombasını oluşturan, böylesine korkunç bir silah duru­muna getiren işte bu enerjidir.

Döretyum çekirdeklerinin kaynaşmasıyla açığa çıkan bu enerjiyi insanlığın yararına, mesela elektrik üretiminde kullanmak çok da kolay değidir. Bunun sebebi; artı yüklü olmalarından dolayı birbirlerini iten çekirdekleri kaynaştırabilmenin yolu çok büyük bir hız kazandırarak birbirlerine yaklaşmalarını sağlamaktır ve bunun için de olağan üstü sıcaklıklar; Güneş’in iç kesimdeki sıcaklıktan yüksek düzeyde olmalıdır. 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.