أول عنصر بالجدول الدوري

بواسطة: - آخر تحديث: ١٤:٢٨ ، ١٩ يوليو ٢٠١٩

أول عنصر في الجدول الدوري

يعدّ الهيدروجين أول عنصر من عناصر الجدول الدوري، وتحمل ذراته أبسط تركيبًا إلكترونيًّا معروفًا (إلكترون واحد ومدار تكافؤ واحد)، يقع في الدورة الأولى وفي المجموعة الأولى من الجدول الدوري للعناصر، وهو غاز ذو كثافة قليلة، ليس له لون ولا طعم ولا رائحة، لا يساعد على التنفس أو الاحتراق، ولكنه يحترق في الهواء بلهيب أزرق غير مضيء مكونًا الماء، وهو عديم الذوبان في الماء، وقد سُمي غاز الهيدروجين بهذا الاسم وذلك نسبة إلى اللغة اللاتينية، ومعناها مكوّن الماء.[١]


إنتاج الهيدروجين

يُعدّ الهيدروجين مصدرًا من مصادر الطاقة المتجددة، إذ يمكن الحصول عليه بطرق مختلفة، ومن عدد كبير من المصادر، فيما يأتي بعض المصادر لإنتاج غاز الهيدروجين:[٢]

  • التحليل الكهربائي للماء، الذي يعمل على كسر الروابط الكيميائية، بين الأكسجين والهيدروجين في الماء، غير أن هذه الطريقة تُعدّ مكلفة ماديًا، وذلك بسبب استهلاكها لكميات كبيرة من الطاقة الكهربائية، ولذلك يلجأ المختصون لإجراء عملية التحليل الكهربائي للماء، على درجة حرارة عالية، بهدف التقليل من كمية الطاقة الكهربائية اللازمة لعملية تحليل الماء.
  • طريقة البخار المحسّن، ويستعمل في هذه الطريقة عادةً الغاز الطبيعي، إذ يتفاعل مع البخار، وذلك تحت درجة حرارة عالية، تتباين ما بين 800 و1700 درجة مئوية، ويكون ذلك في غرفة احتراق، مع وجود عامل مساعد.
  • سعى العلماء أيضًا إلى محاكاة النباتات في قدرتها على تحليل الماء، إلى عناصره الأولية، وذلك بمساعدة أشعة الشمس، ومادة الكلوروفيل، وبذلك نحصل على الهيدروجين والأوكسجين، إذ تستخدم النباتات غاز الهيدروجين للتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون، لإنتاج الكربوهيدرات، ولقد قلّد العلماء النباتات في المختبر، لإنتاج غاز الهيدروجين.
  • لجأ العلماء إلى تعزيز فكرة استغلال التكنولوجيا الحيوية، لإنتاج غاز الهيدروجين، وذلك بالاستعانة ببعض أنواع البكتيريا لتكوين غاز الهيدروجين، واستخدموا أيضًا بعض أنواع الطحالب التي من الممكن أن تنتج غاز الهيدروجين من الماء بشكل طبيعي، وبمساعدة أشعة الشمس، فإنها مكلفة ماديًا وغير مجدية اقتصاديًا، وهذا ما عزّز استغلال التكنولوجيا الحيوية لإنتاج الهيدروجين، وذلك بالاستعانة ببعض البكتيريا، إذ يتكون هذا الغاز، واستخدام بعض أنواع الطحالب التي تمتلك القدرة على إنتاج غاز الهيدروجين طبيعيًّا من الماء وبوجود ضوء الشمس.


وجود الهيدروجين في الطبيعة

فيما يأتي مكان وجود الهيدروجين في الطبيعة:[١]

  • يُشكّل الهيدروجين قرابة 0.87% من وزن القشرة الأرضية، إذ يوجد بصورة متحدة في الماء، وفي جميع الأنسجة.
  • يفترض العلماء من نتائج الدراسات الطيفية، بأن الهيدروجين يُشكّل قرابة 30% من وزن الشمس، إذ إن غاز الهيدروجين يتميّز بخفة جزيئاته المتناهية، الأمر الذي يعطيه سرعة انتقال تكفيه للانفلات من مجال الجاذبية الأرضية.
  • يُعد الهيدروجين القاعدة الأساسية في تكوين النجوم، وذلك حسب إحدى النظريات المهتمة بدراسة نشوء الكون، وبكون اعتبار الهيدروجين أكثر عناصر الكون انتشارًا، فإنه من المحتمل أن العناصر الأخرى، تكونت منه تدريجيًّا، بفعل عمليات الانصهار النووي (Nuclear Fusion ) في النجوم.
  • يوجد غاز الهيدروجين متحدًا مع العناصر الأخرى، مثل:[٣]
    • يشكل غاز الهيدروجين 0.1 % من وزن الماء H2O .
    • يوجد غاز الهيدروجين متحدًا مع الأكسجين كمكوّن رئيسي في أنسجة الحيوانات والنباتات.
    • يوجد غاز الهيدروجين في النفط متحدًا مع الكربون، ويوجد في الشحوم والخشب والكربوهيدرات متحدًا مع الكربون والأكسجين.
    • يُعدّ غاز الهيدروجين العنصر الرئيسي في أغلب الأحماض مثل HCl وH2SO4 .


الخصائص الفيزيائية للهيدروجين

فيما يأتي الخصائص الفيزيائية للهيدروجين:[٣]

  • يُعد غاز الهيدروجين أخف غاز معروف حتى الآن، وهو غاز عديم اللون والرائحة والطعم .
  • يمتلك غاز الهيدروجين خاصية الذوبان في الفلزات الصلبة، وذلك بطريقة تسمّى الإطباق أو الإغلاق، فمثلًا يمكن للنيكل إذابة غاز الهيدروجين 900 مرة أكبر من حجمها، وذلك عند الضغط الجوي العادي، بسبب هذه الخاصية، يُستخدم في الكيمياء العضوية النيكل المطحون على درجة حرارة 300 درجة سيليزية، لتمتصّ غاز الهيدروجين، إذ يعمل النيكل كعامل مختزل.


استخدامات غاز الهيدروجين

قديمًا كان يستعمل غاز الهيدروجين بكميات قليلة فقط، إذ استخدم كوقود بشكل غاز الاستصباح وغاز الماء، واستخدم أيضًا لإملاء البالونات وفي مواقد اللحام، أما الآن فتستخدم كميات كبيرة من غاز الهيدروجين في الأغراض الآتية:[١]

  • يستخدم في صناعة النشادر على طريقة هابر، والتي تستخدم في صناعة حمض الآزوت، الذي يستخدم بدوره في صناعة المتفجرات والأصبغة.
  • يُستخدم غاز الهيدروجين في صناعة كلوريد الهيدروجين وحمض الهيدروكلوريك.
  • يُستخدم غاز الهيدروجين في صناعة بعض المواد العضوية، وصناعة المواد الدسمة مثل السمن.
  • يستخدم الهيدروجين السائل، وقودًا للصواريخ.
  • يستخدم الهيدروجين لتوليد الكهرباء في السيارات.


المراجع

  1. ^ أ ب ت "عنصر الهيدروجين Hydrogen"، learnchemistry12، اطّلع عليه بتاريخ 11-7-2019. بتصرّف.
  2. م.أمجد قاسم (24-11-2014)، "الهيدروجين.. وقود المستقبل"، aljazeera، اطّلع عليه بتاريخ 11-7-2019. بتصرّف.
  3. ^ أ ب Akram El Ali، "الهيدروجين – خصائص و معلومات عن غاز الهيدروجين"، chemistrysources، اطّلع عليه بتاريخ 11-7-2019. بتصرّف.