Hidrogen: Atom, Kimyəvi Xüsusiyyətləri

Müasir elm və texnologiyanın ən fundamental anlayışlarından biri hidrogen elementidir. Bu maddə kainatın ən bol və ən yüngül elementi olmaqla yanaşı, canlı və cansız təbiətdə, sənayedə, energetikada, biokimyada, gündəlik həyatımızda misilsiz əhəmiyyətə malikdir. Hidrogenin təkcə fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri deyil, həm də gələcəyin enerji mənbəyi kimi oynadığı rol insanlıq üçün yeni dövrün açarı hesab edilir.

Hidrogenin kəşfi və tarixi

Hidrogen elementi ilk dəfə XVII əsrin sonlarında alimlər tərəfindən təcrid edilib və araşdırılıb. İngilis kimyaçısı Henry Cavendish 1766-cı ildə hidrogeni metalın turşu ilə reaksiyasından alınan yüngül qaz kimi təsvir edib. O, bu qazın suda yanan, yüngül və təbiətdə bol olan bir maddə olduğunu göstərib. 1783-cü ildə fransız alim Antoine Lavoisier bu qazın sudan əmələ gəldiyini sübut edərək ona “hydrogenium” (yunanca “su yaradan”) adını verib.

Hidrogenin atom və kimyəvi xüsusiyyətləri

Hidrogen dövri cədvəldə 1 nömrəli elementdir. Simvolu “H”, atom çəkisi 1,00794, atom nömrəsi 1-dir. Hidrogen atomu bir proton və bir elektrondan ibarətdir. Elektron qabığında təkcə bir elektron var və bu, hidrogeni ən sadə və yüngül elementə çevirir. Təbiətdə hidrogen əsasən ikiatomlu molekul (H₂) şəklində mövcuddur. Üç əsas izotopu var: protium (¹H – əsas və ən bol izotop), deyterium (²H, D – ağır hidrogen) və tritium (³H, T – radioaktiv hidrogen).

Fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri

• Rəngsiz, qoxusuz və dadsız qazdır.
• Otaq temperaturunda qaz halındadır, −252,87°C-də maye halına keçir.
• Yüksək partlayıcılıq və alışqanlıq qabiliyyəti var.
• Sudakı (H₂O) ən vacib komponentlərdən biridir.
• Kimyəvi reaksiyalarda çox fəaldır – birləşmələrdə, xüsusilə oksigenlə (H₂O – su) və bir çox metalla reaksiyaya girir.

Hidrogenin təbiətdə yayılması və əsas mənbələri

Hidrogen kainatdakı bütün maddənin təxminən 75%-ni təşkil edir. Ulduzların, o cümlədən Günəşin əsas tərkib hissəsidir və onların enerjisinin mənbəyi termonüvə sintezi zamanı hidrogen nüvələrinin birləşməsidir. Yer kürəsində isə hidrogen əsasən su (okeanlar, göllər, çaylar, buzlaqlar), bitki və heyvan orqanizmləri, neft, qaz və müxtəlif üzvi maddələr tərkibində rast gəlinir. Təmiz (sərbəst) hidrogen təbiətdə çox az hallarda tapılır, əsasən vulkan qazlarında, neft və qaz yataqlarında olur.

Sənayedə hidrogenin alınma üsulları

Hidrogen sənayedə aşağıdakı əsas üsullarla əldə edilir:

1. Su elektrolizi: Su elektrik cərəyanı vasitəsilə oksigen və hidrogenə parçalanır.
2. Təbii qazın buxarla reforminqi: Metan (CH₄) və su buxarı reaksiya nəticəsində hidrogen və karbon qazına çevrilir.
3. Neftin termal parçalanması və kömür qazlaşdırılması: Hidrogen burada yan məhsul kimi ayrılır.
4. Bioloji üsullar: Mikroorqanizmlər vasitəsilə üzvi maddələrin parçalanmasından hidrogen əldə edilir.

Hidrogenin istifadə sahələri

• Kimya sənayesi: Amonyak (NH₃), metanol, müxtəlif turşular və gübrə istehsalında əsas xammaldır.
• Neft emalı: Neft məhsullarının təmizlənməsi, hidrokraking və hidrodesulfurizasiya proseslərində tətbiq edilir.
• Qida sənayesi: Yağların hidrogenləşdirilməsi, qida əlavələrinin istehsalı.
• Metallurgiya: Metal filizlərinin və yaçxınların bərpasında istifadə olunur.
• Energetika: Hidrogen yanacaq elementləri (fuel cell) gələcəyin ən ekoloji təmiz enerji mənbəyi kimi qiymətləndirilir.

Gələcəyin enerji mənbəyi kimi hidrogen

İqlim dəyişikliyi və ekoloji böhran şəraitində hidrogenin enerji mənbəyi kimi rolu gündən-günə artır. Elektrikli nəqliyyatda, hidrogenlə işləyən avtomobil və avtobuslarda, eləcə də böyük sənaye komplekslərində hidrogen yanacaq elementləri sıfır tullantı, yüksək səmərəlilik və davamlılıq kimi üstünlüklərə malikdir. Hidrogen “yaşıl enerji” (renewable energy) dövründə bərpa olunan enerji mənbələri ilə (günəş, külək) birlikdə istifadə oluna bilər.

Hidrogen yanacaq elementləri və nəqliyyatda rolu

Hidrogen yanacaq elementləri (fuel cell) – hidrogen və oksigenin birbaşa elektrik enerjisinə çevrildiyi cihazlardır. Bu texnologiya elektrikli avtomobillər, qatarlar, dronlar, hətta gəmi və təyyarələrdə istifadə edilir. Hidrogenin əsas üstünlüyü odur ki, işlədikdə yalnız su və istilik ayrılır, karbon qazı və digər zərərli tullantılar olmur. Hal-hazırda Yaponiya, Cənubi Koreya, Almaniya və ABŞ-da hidrogen energetikası sürətlə inkişaf edir.

Biokimya və biologiyada hidrogenin rolu

Canlı orqanizmlərdə hidrogen həyat üçün vacibdir. Zülallar, yağlar, karbohidratlar, nuklein turşuları və digər bioloji molekulların tərkibində hidrogen əsas yer tutur. Hüceyrə tənəffüsündə, fotosintezdə, fermentlər və hormonların fəaliyyətində hidrogen atomlarının ötürülməsi fundamental rol oynayır. Hidrogen ionları (H⁺) orqanizmdə pH balansının və turşuluq-qələvilik tarazlığının tənzimlənməsində iştirak edir.

Hidrogenin təhlükəsizliyi və ekoloji aspektləri

Hidrogenin partlayıcılığı və alışqanlığı yüksək olduğu üçün saxlanması və daşınması xüsusi texniki təhlükəsizlik tədbirləri tələb edir. Buna baxmayaraq, hidrogen yananda yalnız su ayrılır, heç bir zərərli qaz əmələ gəlmir. Bu xüsusiyyət hidrogeni ekoloji cəhətdən ən təmiz yanacaq növlərindən birinə çevirir. Lakin hidrogenin səmərəli və təhlükəsiz istifadəsi üçün infrastruktur və texnoloji inkişaf vacibdir.

Hidrogenin gələcəyi və perspektivləri

Alimlər hidrogeni XXI əsrin əsas enerji daşıyıcısı kimi görürlər. Hidrogen texnologiyalarının inkişafı avtomobil, sənaye, məişət və hətta kosmik səyahətlərdə yeni dövrün başlanğıcını qoyur. Azərbaycanın enerji sektoru üçün də hidrogenin tətbiqi böyük perspektiv açır, xüsusilə alternativ enerji, nəqliyyat və sənaye sahəsində dayanıqlı inkişafın əsas faktorlarından birinə çevrilə bilər.

Hidrogen, təbiətin, sənayenin və gələcək texnologiyaların ayrılmaz hissəsidir. Onun unikal xüsusiyyətləri, ekoloji üstünlükləri və geniş tətbiq sahələri insan sivilizasiyasının yeni mərhələyə qədəm qoymasında vacib rol oynayır. Hidrogen enerjisi yaxın onilliklərdə bəşəriyyətin “təmiz gələcəyinin” əsas açarı ola bilər.

Ən Çox Verilən Suallar