Υδρογόνο - online παζλ

Υδρογόνο

Το υδρογόνο (λατινικά: hydrogenium, αγγλικά: hydrogen) είναι το αμέταλλο χημικό στοιχείο με χημικό σύμβολο H και ατομικό αριθμό 1. Με ατομική μάζα 1,00794(7) amu, το υδρογόνο είναι το ελαφρύτερο χημικό στοιχείο του περιοδικού πίνακα. Η μονοατομική αλλομορφή του (H1) είναι η πιο άφθονη χημική ουσία στο σύμπαν, του οποίου θεωρείται ότι αποτελεί το 75% της συνολικής βαρυονικής μάζας. Τα άστρα και τα υπολείμματα άστρων κύριας ακολουθίας αποτελούνται κυρίως από υδρογόνο σε κατάσταση πλάσματος. Το πιο συνηθισμένο ισότοπο του υδρογόνου είναι το «πρώτιο» (1H, όπου η ονομασία αυτή χρησιμοποιείται σπάνια) περιέχει μόνο ένα πρωτόνιο και κανένα νετρόνιο, στον πυρήνα του. Η συμπαντική δημιουργία του ατομικού υδρογόνου παρουσιάστηκε για πρώτη φορά κατά τη διάρκεια της εποχής ανασυνδυασμού.

Στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος», δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, το (χημικά καθαρό) υδρογόνο είναι άχρωμο, άοσμο, άγευστο, μη τοξικό, αμέταλλο και πολύ εύφλεκτο διατομικό αέριο, με μοριακό τύπο H2. Εφόσον το υδρογόνο γρήγορα σχηματίζει ομοιοπολικές ενώσεις, και μάλιστα με τα περισσότερα αμέταλλα, αλλά και με αρκετά μέταλλα, καθώς και με μεταλλοειδή, το περισσότερο από το υδρογόνο στη Γη υπάρχει σε μοριακές μορφές, όπως η μορφή του νερού ή στη μορφή διαφόρων οργανικών ενώσεων. Το υδρογόνο παίζει ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο στην οξεοβασική χημεία. Σε ιονικές ενώσεις, μπορεί να πάρει αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο, δηλαδή να σχηματίσει «ανιόν υδριδίου» (H-), ή θετικό ηλεκτρικό φορτίο, σχηματίζοντας δηλαδή κατιονικά χημικά είδη, όπως το «υδρογονοκατιόν» (H+). Το τελευταίο, μπορεί να αναφέρεται (γραπτά) ως «γυμνό» πρωτόνιο, όμως στην πραγματικότητα δεν έχουν βρεθεί ιονικές ενώσεις που να περιέχουν πραγματικά «γυμνό» πρωτόνιο. Ωστόσο, το υδρογόνο μετέχει σε πιο πολύπλοκα υδρογονούχα σύμπλοκα ιόντα, όπως για παράδειγμα το υδροξώνιο (H3O+).

Ως το απλούστερο γνωστό άτομο, το άτομο του υδρογόνου είχε σημαντική θεωρητική εφαρμογή, και χρησιμοποιήθηκε στην ανάπτυξη της ατομικής θεωρίας. Είναι το μόνο ουδέτερο άτομο για το οποίο υπάρχει αναλυτική λύση για την εξίσωση Σρέντιγκερ (equation Schrödinger), οπότε η θεωρητική μελέτη του ατόμου του, δηλαδή των ενεργειακών καταστάσεών του και των δυνατοτήτων του για δημιουργία δεσμών, έπαιξε νευραλγικό ρόλο για την ανάπτυξη της Κβαντομηχανικής.

Το στοιχειακό υδρογόνο (γνωστό και ως «διυδρογόνο», H2) παράχθηκε για πρώτη φορά τεχνητά στις αρχές του 16ου αιώνα, με ανάμειξη μετάλλων και ισχυρών οξέων. Τη χρονική περίοδο 1766-1781, ο Χένρι Κάβεντις (Henry Cavendish) αναγνώρισε πρώτος ότι το αέριο υδρογόνο είναι μια διακριτή (ξεχωριστή, διαφορετική από τις ήδη γνωστές) χημική ουσία, και ότι παρήγαγε νερό όταν καιγόταν. Με βάση αυτή τη βασική του ιδιότητα, το ονόμασε «υδρογόνο», συνενώνοντας τις ελληνικές λέξεις «ὕδωρ» και «γεννῶ».

Η βιομηχανική του παραγωγή γίνεται κυρίως με επίδραση υδρατμού σε φυσικό αέριο, και λιγότερο συχνά, με την περισσότερο ενεργοβόρα μέθοδο της λεγόμενης «ηλεκτρόλυσης του νερού». Το πλεονάζον υδρογόνο που παράγεται, καταναλώνεται (συνήθως) σε κοντινή απόσταση. Οι δυο μεγαλύτερες (βιομηχανικές) καταναλώσεις του αφορούν την κατεργασία (συγκεκριμένα υδροπυρόλυση) ορυκτών καυσίμων και την παραγωγή αμμωνίας, την τελευταία κυρίως για τη βιομηχανία παραγωγής λιπασμάτων.

Επίσης, το υδρογόνο είναι μια πρόκληση για τη μεταλλουργία, αφού (εκτός άλλων προβλημάτων) μπορεί να διαπιδύσει πολλά μέταλλα. Το γεγονός αυτό καθιστά περίπλοκη την ορθή σχεδίαση και κατασκευή των σωλήνων μεταφοράς του, καθώς και των δοχείων αποθήκευσής του.