Hidrojen Nedir?

Hidrojen protonyum, döteryum ve trityum adı verilen 3 adet izotop ihtiva eder. Tüm elementlerin en basiti olan bir standart hidrojen atomu(protonyum) bir proton ve bir elektrondan oluşur. Moleküler Hidrojen (H2) 2 formdan oluşur. Bunlar ortohidrojen ve parahidrojendir. İki durumda aynı kimyasal özellikleri gösterir ancak yörünge farklılıklarından dolayı bir takım farklı fiziksel özellikler gösterirler. Oda sıcaklığında hidrojen yaklaşık olarak %75 orto-hidrojen ve de %25 para-hidrojenden meydana gelir. Para-hidrojen düşük sıcaklıklarda daha kararlı olduğundan konsantrasyonunu arttırır. Teorik olarak para-hidrojen sıvı hidrojen içinde %100 duruma ulaşır.

Hidrojen dünya üzerinde en yaygın olarak bulunan elementtir. Su parçalarının dünya yüzeyinin %60'ından fazlasını kapladığını düşünürsek bunun gerçekliği kolayca görülecektir. Ancak hidrojen doğada bağımsız olarak çok az bulunur. Bu yüzden onu elde etmek için bir takım işlemler yapmak gereklidir.

Hidrojenin Özellikleri

Hidrojen, kendine has bazı özellikleri ile ideal bir enerji taşıyıcısıdır:

- Elektrik enerjisi kullanılarak oldukça yüksek verimlerle üretilebilir veya elektrik üretiminde kullanılabilir.

- Hidrokarbonlardan ve sudan üretilebilir. Doğrudan güneş enerjisinden hidrojen üretimi (fotoelektrokimyasal veya fotobiyolojik üretim) prosesleri yoğun bir şekilde araştırılmaktadır.

- Alevli yanma, katalitik yanma, elektrokimyasal dönüşüm ve hidrürleşme gibi pek çok yöntemle etkin bir şekilde enerji üretiminde kullanılabilir.

- Hidrojenden enerji üretiminde son ürün sudur.

- Yenilenebilir kaynaklardan üretilen elektrikten üretildiğinde çevreye herhangi bir emisyonu olmaz; yani çevre dostudur (sadece havada alevli yanmada bir miktar NOx oluşur).

- Gaz, sıvı veya metal hidrürlerde depolanabilir.

- Boru hattı veya tankerlerle çok uzak mesafelere taşınabilir.

Hidrojenin Fiziksel Özellikleri

Hidrojenin havaya göre yoğunluğu 0, 07'dir ve bu bakımdan cisimlerin en hafifidir. Dolayısıyla gözenekli çeperlerden diğer gazlara göre daha hızlı geçer. Aynı şekilde kızgın derecedeki demir, platin ve iridyum gibi metallerden de sızar. Hidrojen helyumdan sonra sıvılaştırılması en zor olan gazdır. Dönüşüm sıcaklığı -240 °C olan hidrojen atmosfer basıncında -253 °C'de kaynar, -259 °C'ta katılaşır. Oldukça iyi bir ısı iletkenidir. Özellikle kendi hacminin bin kat fazlasını çözündürebilen paladyum gibi kimi metaller tarafından kolayca soğurulur.

Hidrojenin Kimyasal Özellikleri

Hidrojen etkinleştirilmiş biçimleri dışında soğukta pek etkili değildir. Sıcakta ya da katalizörler eşliğinde pek çok tepkimeye girer. Değerli bir element olması nedeniyle çok belirgin elektropozitif bir özellik taşır. Orta kuvvette bir indirgendir, alkali metal oksitler (AL2O3) gibi çok kararlı bileşikleri indirgeyemez. Bununla birlikte NiO, CuO, vb. pek çok metal oksidi indirger. Bu yolla katalizör olarak kullanılan çok ufaltılmış metaller elde edilir.

Hidrojen alkali ve toprak alkali metallerde olduğu gibi ametallerin çoğuyla da doğrudan birleşir. Halojenlerin dördüyle de tepkimeye girerek hidrasitleri verir. Fluordan iyoda doğru gittikçe hem tepkime hızında hem de açığa çıkan ısı miktarında azalma görülür. Oksijenle kızıl derecede ya da düşük sıcaklıkta bir katalizör eşliğinde birleşerek su verir. Mavi bir alevle yanar. Kükürtle 250°C'de birleşir, azotla yüksek basınçta, bir katalizör eşliğinde birleşerek amonyak elde edilmesini sağlar. Kurşun ve bakır gibi değerli metallerin oksitlerini indirger. Demir ve demire yakın metallerin oksitleriyle tersinir tepkimeler verir. Ayrıca karbonmonoksiti de indirger, işlemin gerçekleştirildiği koşullara uygun olarak (sıcaklık, basınç, katalizör) değişik ürünler oluşturur.