Hidrojen

remşit · #1 22.11.08, 14:57

1766'da CAVENDİSH, «alev alan hava» adını verdiği değişik bir maddeden söz eden bir makale yayınlamıştı. Ama bu maddenin niteliğini, 1783'te suyun bileşimini bulan LAVOİSİER ortaya çıkardı ve söz konusu maddeye «hidrojenyum» adını verdi.
Hidrojen en hafif elementtir. Bir litresi, 0°C'ta ve 1 atmosfer basınç altında 0,0898 gram gelir.Hr. biçiminde iki atomlu moleküller oluşturur. Bu renksiz, kokusuz gaz, hava ya da oksijen içinde kolayca parlar, patlayarak yanar ve su oluşturur.Çok kolay tepkimeye girdiğinden, başka elementlerle birleşmiş halde bulunur. Su, kaya, petrol gibi ortamların ve bütün bitkisel, hayvansal yaşamın temelini oluşturan birçok organik bileşenin içinde de bulunur. Havanın içinde az miktarda arı halde hidrojen vardır (hacim olarak havanın % 0,00005'i). Güneş dahil bütün yıldızlar da, çok büyük miktarlarda hidrojen içerir.
Hidrojenin iki İZOTOP'u vardır. D ile gösterilen döteryumun çekirdeğinde, bir nötron ile bir proton bulunur (alışılmış hidrojenin çekirdeğinde yalnızca bir tek proton vardır). Döteryum, normal hidrojenden iki kat daha ağır olduğundan, «ağır hidrojen» diye de adlandırılır. Simgesi T olan trityum ise, normal hidrojenden üç kat daha ağır ve radyoaktiftir. Yarı ömrü 12,5 yıldır. Radyoaktif olduğundan, hidrojen içeren bileşikleri işaretlemede ve radyobiyolojide yararlanılır. Ayrıca, HİDROJEN BOMBASI'nın önemli bileşenlerinden olan lityum döterürün elde edilmesinde de kullanılır.
Elde edilmesi: A.B.D'nde tüketilen hidrojenin % 75'i, başlıca bileşeni metan (CH4)olan doğal gazdan elde edilir. Petrolün işlenmesi sırasında ortaya çıkan ve metan, propan (C3H,), bütan (CdHlt)gazlarının karışımı olan rafineri gazları da, hidrojen üretiminde kullanılabilir. Doğal gazlar ya da rafineri gazları, nikel KATALİZÖR varlığında, buharla 700 — 800°C'a kadar ısıtılırlar. Gazlar suyla tepkimeye girince, karbon monoksit ve hidrojen açığa çıkar:
CH4…..+…. H20 _____ CO…..+…… 3H2

Metan…..su……karbon monoksit.. hidrojen

Hidrojen ile karbon monoksitten oluşan gaz karışımı, bir katalizör varlığında yüksek sıcaklıkta buharla işlemden geçirilerek, karbon dioksit ve hidrojene ayrılır. Daha sonra karbon dioksit, karbonat gibi uygun bir kimyasal çözeltiyle soğurulur.
Başka bir yaygın yöntem de ELEKTROLİZ'dir. Bu yöntemle arı hidrojen elde edilir. Soda üretiminde tuzlu su, elektroliz yöntemiyle bileşenlerine ayrılırken, yan ürün olarak hidrojen açığa çıkar. Elektriğin ucuz olduğu yerlerde hidrojeni, suyun elektrolizi yoluyla elde etmek daha da ekonomiktir. Bu iş için gerekli tesis, bir dizi hücreden oluşur. Hücrelerde, içine iletkenliği sağlamak için biraz sodyum hidroksit katılmış su vardır. Suya, birinin üstü nikel kaplanmış demirden iki elektrot daldırılır. Elektrotların arasında, açığa çıkan gazların karışmasını önleyen amyanttan yapılmış bir diyafram ya da metal bir süzgeç yeralır. Akım geçtiği zaman, su, bileşenlerine ayrılır; hidrojen katoda, oksijen anoda gider ve ayrı ayrı toplanır.
Hidrojen elde etmede kullanılan maddelerden biri de, kömür ve kok üretiminde, sıcak kokların üstünden buhar geçerken yan ürün olarak ortaya çıkan su gazıdır. Bir başka yöntem de, fueloil ya da kömür gibi karbon içeren maddelerin, dikkatli denetim altında, kısıtlı oksijenle buhar içinde kısmen yanmasıdır. Ne var ki, bütün bu yöntemlerde, hidrojenin yanında karbon monoksit, karbon dioksit, azot ve az miktarda başka katkı maddeleri de açığa çıktığından, hidrojenin, bunlardan da arındırılması gerekir.
Kullanım alanları: Hidrojenin başlıca kullanım alanları AMONYAK ÜRETİMİ, petrol endüstrisinde anlaştırma ve hidrokraking işlemleri, hidrojen ve karbon monoksitten metanol üretimi, bitkisel ve hayvansal yağların hidrojenle birleştirilmesiyle hidroklorik asit üretimidir. Anlaştırma, petrol ürünlerindeki (sözgelimi mazottaki) kükürtü çıkarmak için, hidrokraking ise, parafin türlerinin damıtılması sırasında benzinde bulunan hafif hidrokarbonları elde etmek için, daha çok hidrojen verme amacıyla kullanılır.
Yanma ısısının yüksek olmasından dolayı hidrojen, kesme ve KAYNAK işlerinde de kullanılır. Oksijenhidrojen karışımının alevi, 2 000°C'tan yüksek sıcaklıklara ulaşabilir. Elektrik kaynağında tek atomlu hidrojenin (Ht yerine H) oluşması sonucunda, 4 000°C gibi yüksek sıcaklıklar elde edilir. Hidrojen, kuvvetli bir indirgeyicidir ve metaloksit biçimindeki filizleri, arı metale indirger. Yoğunluğunun düşük, ısı iletkenliğinin yüksek olmasından ve yalıtkan maddeleri bozacak konmalar (elektriksel deşarjlar) oluşturmamasından dolayı, dinamoları soğutmada da kullanılır. Dinamo hidrojenle, havayla olduğundan daha iyi soğutulur; dönme direnci ile yitimler azalır; çıkış gücü yükselir.
Hidrojen bileşikleri: En iyi bilinen hidrojen bileşiği kuşkusuz sudur (HtO). Ama hidroklorik asit (HCl). sülfürik asit (HtSö4),nitrik asit (HNOJ ve asetik asit (CH,COOH) gibi asitler ile sodyum hidroksit (NaOH), potasyum hidroksit (KOH) ve amonyum hidroksit (NH4OH) gibi çok kullanılan bazları da vardır. Çoğunlukla suda çözülmüş halde satılan
ve renk açıcı ya da mikrop öldürücü olarak kullanılan hidrojen peroksit (HıOı) /«oksijenli su» da denir] yükseltgeyici bir sıvıdır; % 30'luk çözeltileri de endüstride kullanılır. Arı hidrojen peroksit, çok kararsızdır; hemen su ile oksijene ayrışır. Askeri ve teknik uygulamalarda, özellikle roket yakıtlarında yükseltgen olarak, % 90'lık, kuvvetli hidrojen peroksit kullanılır.
Hidrojen sülfür (HıS), çürük yumurta kokan zehirli bir gazdır. Anlaştırma gibi endüstri işlemlerinde, yan ürün olarak ortaya çıkar. Kükürt bileşenleri içeren organik maddelerin bozunması sırasında, özellikle volkanik bölgelerde oluşur. Kötü kokan bir başka zehirli gaz da hidrojen fosfürdür (PHJ. Bu gazların ikisi de yanıcıdır.
Keskin kokulu, renksiz bir gaz olan hidrojen klorür {HCl), suda kolayca çözünür ve formülü aynı olan hidroklorik asidi oluşturur. Hidrojen bromür (HBr) de, hidrojen klorüre çok benzeyen bir gazdır. Ama suda çözündüğü zaman, daha zayıf bir asit oluşturur. Hidrojen iyodür (HI) suda çözününce, birçok iyot tuzunun temelini oluşturan hidroiyodik asit ortaya çıkar. Hidrojen florür (HF) de, suda çözünerek asit oluşturan bir sıvıdır. Organik tepkimelerde, flüorürlerin, hidroflüorik asidin ve uranyumun elde edilmesinde katalizör olarak kullanılır. Çok zehirli bir sıvı olan hidrojen siyanür (HCN), suda çözününce, hafifçe acı badem kokan hidrosiyanik asit oluşur. HCN, buharlaştırma yoluyla mikroptan arındırmada, elektrikle metal kaplamada ve organik bileşenlerin bireşiminde kullanılır.
Yukarda sayılan bileşiklerin çoğuna «hidrürler» (yani hidrojenin başka elementlerle birleşmesi sonucunda oluşan bileşikler) adı verilir. Metal olmayan elementler, çoğunlukla gaz ya da sıvı (amonyak gibi) bileşikler oluştururlar. ALKALİ METALLER ve TOPRAK ALKALİ METALLER, hidrojenle birleştikleri zaman, elektronegatif elementin görevini üstlenen billurlu bileşikler ortaya çıkar. Bunlardan lityum hidrür (LiH),bazen hidrojen taşıyıcı olarak kullanılır. Lityum alüminyum hidrür (LiAlH4)ise, organik kimyada, sözgelimi bir karboksil grubunun (COOH) alkol grubuna ('CHjOH) dönüşmesinde olduğu gibi, moleküllere hidrojen atomu ekleme amacıyla indirgeyici olarak kullanılır.
Hidrojen içeren organik bileşikler burada sayılamayacak kadar çoktur. (Bk. ALDEHİT; ALKOL; AMİNLER; AMİNOASİTLER; AROMATİK BİLEŞİKLER; HİDROKARBON; KARBOKSİLLİ ASİTLER; KARBONHİDRATLAR; KETONLAR).

Kaynak:4-4.cilt

Nüve Forum » Kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Araçlar ve Gereçler »

Seçenekler
Yazdırılabilir şekli göster Sayfayı E-Mail olarak gönder
Stil
Normal Hybrid-Şeklinde gösterime geç Ağaç şeklinde gösterime geç

Bunlara Baktınız mı?