بحث عن غاز الهيدروجين

تعريف غاز الهيدروجين

يُعرف غاز الهيدروجين (بالإنجليزية: Hydrogen) بأنّه مادة غازية لا طعم لها ولا لون ولا رائحة، كما أنّها غير قابلة للاشتعال، ويتكون هذا الغاز من ذرات الهيدروجين التي يحتوي كلّ منها على إلكترون سالب واحد مرتبط بنواة الذرة التي تحتوي على بروتون موجب واحد.

تتواجد ذرات الهيدروجين في الظروف الاعتيادية على صورة جزيئات ثنائية (H 2 )، ويعود أصل كلمة هيدروجين إلى اللغة اليونانية، والمعنى الحرفي لها هو (صانع الماء)، وذلك بسبب معرفتهم بإمكانية احتراق الهيدروجين بغاز الأكسجين مكوّنًا الماء.

يعدّ الهيدروجين أحد أكثر الغازات وفرةً في الطبيعة، إذ يُشكّل نحو 75% من كتلة الكون، ويمكن الحصول على الهيدروجين صناعيًا من خلال الموارد المتجدّدة أو غير المتجددة، وذلك لاستخدامه في التطبيقات المختلفة، ومن أبرز الأمثلة على هذه الموارد ما يأتي:

• الغاز الطبيعي.
• الغاز الحيوي.
• الطاقة النووية.
• الطاقة الشمسية.
• طاقة الرياح.

اكتشاف غاز الهيدروجين

يُنسب اكتشاف الهيدروجين إلى العالم الفيزيائي هنري كافندش ذي الأصول الإنجليزية، وذلك عام 1766م، إلّا أن عددًا من العلماء كانوا يُنتجون الهيدروجين ويستخدمونه دون معرفتهم به كعنصر، ومن ذلك قيام روبرت بويل بإنتاجه أثناء عمله على تجارب الحديد والأحماض عام 1671م.

رسم هنري كافنديش مخطّطًا تفصيليًا لنواة ذرّة الهيدروجين بعد اكتشافه لها، لكنّه لم يُطلق عليه الاسم آنذاك، وبقي الأمر كذلك حتى قام العالم الكيميائي أنطوان لافوزييه ذي الأصول الفرنسية بإعطائه اسم هيدروجين المُستخدم حتى وقتنا الحاضر، ثمّ لحق ذلك عددًا من الاكتشافات لنظائر الهيدروجين، وهي:

• الديوتيريوم المستقر

اكتُشف عام 1932م.

• التريتيوم غير المستقر

اكتُشف عام 1934م.

خصائص غاز الهيدروجين

يمتلك غاز الهيدروجين، كجزيء وكذرّة، عددًا من الخصائص الفيزيائية والكيميائية المحدّدة، والتي يمكن تلخيصها من خلال الجدول أدناه:

استخدامات غاز الهيدروجين

يُستخدم غاز الهيدروجين في العديد من التطبيقات، ومن ذلك ما يأتي:

• يمكن استخدام الهيدروجين كبديل نظيف للوقود غير المتجدّد دون الخوف من أي انبعاثات ضارة؛ فالهيدروجين ينتج من الماء ويتحوّل إلى الماء بعد احتراقه.
• يمكن استخدامه في وسائل النقل المختلفة، كالسيارات والحافلات.
• يُستخدم غاز الهيدروجين في عملية تكرير النفط للتخلّص من الكبريت الموجود في الوقود.
• يعدّ الهيدروجين أساسًا في عملية هدرجة الزيوت لإنتاج الدهون، ومن الأمثلة على ذلك استخدامه في صناعة السمن.
• يُستفاد من الهيدروجين أثناء عمليات تصنيع الزجاج لضمان صناعة ألواح ذات أوجه مسطّحة ومستوية، فيستخدم كعازل، أو منطقة فاصلة فارغة أثناء التصنيع.
• يُستخدم غاز الهيدروجين أثناء تصنيع رقائق السيلكون للأجهزة الإلكترونية.
• يُستخدم غاز الهيدروجين في التطبيقات البدائية التي تتطلّب وجود غاز خفيف؛ مثل نفخ البالونات.
• يدخل غاز الهيدروجين في قطاع الصناعة من خلال استخدامه في تصنيع الأمونيا المهمّة في إنتاج الأسمدة الزراعية، والبلاستيك، بالإضافة إلى بعض أنواع الأدوية، كما يمكن استخدام الأمونيا المُصنّعة في عمليات التبريد منخفضة التكلفة والانبعاثات الملوّثة.
• يمكن استخدام الطاقة الناتجة عن غاز الهيدروجين في عمليات توزيع الطاقة الحرارية والقوى، كما يمكن الاعتماد عليه في تخزين الطاقة المتجدّدة كشكل من أشكال الطاقة الاحتياطية.
• يستخدم الهيدروجين في التطبيقات الفضائية.
• يمكن استخدام غاز الهيدروجين لأغراض لحام المعادن وتليينها بوجود درجات حرارة مرتفعة.
• يستخدم الهيدروجين في صناعة الميثانول.