الامارات 7 - الهيدروجين هو أبسط العناصر الكيميائية، يتميز بأنه غاز عديم اللون والطعم والرائحة، وقابل للاشتعال. يُرمز له بالرمز H، وتحتوي ذرة الهيدروجين على إلكترون وبروتون واحد. في الظروف الطبيعية، يتواجد الهيدروجين على شكل جزيئات ثنائية الذرة (H₂). يُشتق اسم الهيدروجين من الكلمة اليونانية التي تعني "صانع الماء"، نظراً لأنه يتفاعل مع الأكسجين لتكوين الماء (H₂O).
طرق تحضير غاز الهيدروجين:
التحليل الكهربائي للماء:
الأدوات: ماء، مشابك ورقية، بطارية بجهد 9 فولت.
الطريقة: يتم توصيل المشابك بالبطارية ووضعها في الماء. تظهر الفقاعات على المشابك؛ حيث يشير عدد الفقاعات إلى كمية الهيدروجين أو الأكسجين. يمكن التمييز بين الغازين عبر إشعال عود ثقاب؛ فالهيدروجين يشتعل بينما الأكسجين لا يحترق. يجب جمع الغاز في وعاء مملوء بالماء لتجنب الخلط مع الأكسجين.
إضافة ملح وتحسين الأداء:
الأدوات: ملح، ماء، قلم رصاص، مشابك ورقية، بطارية بجهد منخفض.
الطريقة: يتم إضافة الملح إلى الماء لزيادة التوصيل الكهربائي، واستخدام قلم الرصاص كأقطاب كهربائية. يتم توصيل الأسلاك بالبطارية وجمع الغاز بنفس الطريقة السابقة.
التفاعل الكيميائي بين الزنك وحمض الهيدروكلوريك:
الأدوات: حمض الهيدروكلوريك، زنك.
الطريقة: عند خلط الزنك مع حمض الهيدروكلوريك، يتم إنتاج غاز الهيدروجين وفقاً للتفاعل الكيميائي:
Zn
+
2HCl
→
ZnCl
2
+
H
2
Zn+2HCl→ZnCl
2
+H
2
يلاحظ تكوين فقاعات من الهيدروجين وحرارة خلال التفاعل.
تفاعل الألومنيوم مع هيدروكسيد الصوديوم:
الأدوات: هيدروكسيد الصوديوم، ألومنيوم.
الطريقة: عند مزج الألومنيوم مع هيدروكسيد الصوديوم، يُنتج غاز الهيدروجين حسب المعادلة:
2Al
+
2NaOH
+
6H
2
O
→
2Na[Al(OH)
4
]
+
3H
2
2Al+2NaOH+6H
2
O→2Na[Al(OH)
4
]+3H
2
استخدامات الهيدروجين:
خلايا الوقود: يستخدم كوقود نظيف في خلايا الوقود الهيدروجينية.
تكرير النفط: يُستخدم لإزالة الكبريت من الوقود.
صناعة الزيوت المهدرجة: يُستخدم في إنتاج الدهون مثل السمنة.
صناعة المواد الكيميائية: يستخدم في إنتاج الأمونيا، الميثانول، والبلاستيك.
صناعة الزجاج: يستخدم كغاز وقائي في صناعة رقائق الزجاج المسطح.
تنظيف السيليكون: يستخدم في صناعة رقائق السيليكون.
تعبئة البالونات: يُستخدم لتعبئة البالونات والمركبات الجويّة بسبب كثافته المنخفضة.
الهيدروجين هو عنصر رئيسي في جميع الكائنات الحية والماء، ويشكل جزءاً كبيراً من الكون، بما في ذلك الشمس وكوكب المشتري، لكنه لا يتواجد وحيداً في الطبيعة بل مرتبط بالعديد من العناصر الأخرى.
طرق تحضير غاز الهيدروجين:
التحليل الكهربائي للماء:
الأدوات: ماء، مشابك ورقية، بطارية بجهد 9 فولت.
الطريقة: يتم توصيل المشابك بالبطارية ووضعها في الماء. تظهر الفقاعات على المشابك؛ حيث يشير عدد الفقاعات إلى كمية الهيدروجين أو الأكسجين. يمكن التمييز بين الغازين عبر إشعال عود ثقاب؛ فالهيدروجين يشتعل بينما الأكسجين لا يحترق. يجب جمع الغاز في وعاء مملوء بالماء لتجنب الخلط مع الأكسجين.
إضافة ملح وتحسين الأداء:
الأدوات: ملح، ماء، قلم رصاص، مشابك ورقية، بطارية بجهد منخفض.
الطريقة: يتم إضافة الملح إلى الماء لزيادة التوصيل الكهربائي، واستخدام قلم الرصاص كأقطاب كهربائية. يتم توصيل الأسلاك بالبطارية وجمع الغاز بنفس الطريقة السابقة.
التفاعل الكيميائي بين الزنك وحمض الهيدروكلوريك:
الأدوات: حمض الهيدروكلوريك، زنك.
الطريقة: عند خلط الزنك مع حمض الهيدروكلوريك، يتم إنتاج غاز الهيدروجين وفقاً للتفاعل الكيميائي:
Zn
+
2HCl
→
ZnCl
2
+
H
2
Zn+2HCl→ZnCl
2
+H
2
يلاحظ تكوين فقاعات من الهيدروجين وحرارة خلال التفاعل.
تفاعل الألومنيوم مع هيدروكسيد الصوديوم:
الأدوات: هيدروكسيد الصوديوم، ألومنيوم.
الطريقة: عند مزج الألومنيوم مع هيدروكسيد الصوديوم، يُنتج غاز الهيدروجين حسب المعادلة:
2Al
+
2NaOH
+
6H
2
O
→
2Na[Al(OH)
4
]
+
3H
2
2Al+2NaOH+6H
2
O→2Na[Al(OH)
4
]+3H
2
استخدامات الهيدروجين:
خلايا الوقود: يستخدم كوقود نظيف في خلايا الوقود الهيدروجينية.
تكرير النفط: يُستخدم لإزالة الكبريت من الوقود.
صناعة الزيوت المهدرجة: يُستخدم في إنتاج الدهون مثل السمنة.
صناعة المواد الكيميائية: يستخدم في إنتاج الأمونيا، الميثانول، والبلاستيك.
صناعة الزجاج: يستخدم كغاز وقائي في صناعة رقائق الزجاج المسطح.
تنظيف السيليكون: يستخدم في صناعة رقائق السيليكون.
تعبئة البالونات: يُستخدم لتعبئة البالونات والمركبات الجويّة بسبب كثافته المنخفضة.
الهيدروجين هو عنصر رئيسي في جميع الكائنات الحية والماء، ويشكل جزءاً كبيراً من الكون، بما في ذلك الشمس وكوكب المشتري، لكنه لا يتواجد وحيداً في الطبيعة بل مرتبط بالعديد من العناصر الأخرى.