Hidrojen, büyük miktarda bulunmasına rağmen, doğal olarak serbest halde nadiren bulunur. Çoğunlukla diğer elementlere bağlandığı kimyasal bileşiklerde bulunur. Alabileceğimiz en yaygın örnek, hidrojenin oksijen molekülü ile bağlandığı sudur. Hidrojen yandığında atmosferdeki oksijenle reaksiyona girerek su oluşturur. Yunanca su yaratıcısı anlamına gelen “hidro genler” kelimesinden türetilen “Hidrojen” olarak adlandırılmasının da birincil nedeni budur.
Hidrojenin Periyodik Tablodaki Konumu
Hidrojen, IA grubu Alkali metallere ve VII-A grubu halojenlere benzer. Bu nedenle periyodik tablonun en üstünde yer alır.
IA Grubu (Alkali Metaller) ile Benzerlik
1. Her ikisi de alkali metaller ve hidrojen olan bir elektron içinde kendi valans kabuk.
Açıklama:
Sentezi (Z = 1) – K, 1
Li (Z=3) – K 2 , L 1
Na (Z=11) – K 2 , L 8 , M 1
K (Z= 19) – K 2 , L 8 , M 8 , N 1
2. Hidrojen ve IA grubunun elemanları aynı dış konfigürasyonu gösterir ns 1
Açıklama:
H (Z=1) – 1s 1
Li (Z=3) – 1s 2 , 2s 1
Na (Z=11) – 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s1
K (Z= 19) – 1s 2 , 2s 2 , 2p 6 , 3s 2 , 3p 6 , 4s 1
3. Hidrojen ayrıca alkali metaller gibi halojenürler de oluşturur.
Açıklama:
IA: NaCl, KBr.
Hidrojen: HCl, HI.
4. Elektroliz sırasında Katotta Hidrojen gazı açığa çıkar.
5. Alkali metallerin ve hidrojenin oksidasyon durumu +1’dir.
6. Hidrojen halojenürleri , alkali metal halojenürlere benzer şekilde , sulu çözelti içinde iyonizasyona uğrar .
Açıklama:
HCl (sulu) → H + (sulu) + Cl – (sulu)
NaCl (sulu) → Na + (sulu) + Cl – (sulu)
7. hidrojen olabilir , aynı zamanda meydana metal olmayan bileşikler , örneğin şekilde , alkali metaller.
Açıklama:
Hidrojen: H 2 S
IA Na 2 S
Hidrojenin Halojenlerle Benzerliği
1. Hem Hidrojen hem de Halojen metal değildir. (iyot, kısmi metalik karakteri nedeniyle hariç tutulur)
2. Hidrojen daha yüksek bir elektronegatifliğe sahiptir (2.1).
3. İyonlaşma potansiyeli yüksektir.
4. Kolayca bir elektron kabul eden ve form hidrit iyonu (H – ) gibi bir halid iyonu (X – ).
5. Hem Hidrojen hem de halojen, metaller ve metal olmayanlarla bileşik oluşturur.
Açıklama:
Halojen: HCl (H metal değildir)
Hidrojen: H 2 S ( S metal değildir)
Bu nedenle hidrojen, alkali metallerden daha çok halojene benzer. Bu nedenle hidrojenin konumu periyodik tabloda doğrulanmamıştır.
Alkali Metaller ve Halojenlerden Farkları![Hidrojenin Genel Özellikleri]()
• Alkali metallerden daha az elektropozitif ve halojenlerden daha az elektronegatiftir.
• Çekirdeğinde sadece bir proton (ancak nötron içermez) ve ekstranükleer kısımda sadece bir elektron içerir.
• Nötr bir oksit oluşturur.
• H ve H iyonlarının boyutları alkali metallerden çok daha küçüktür.
• Hidrojen iyonu (H + ), Na + ve K + iyonlarının aksine suda kararsızdır .
Hidrojenin Özellikleri
Hidrojenin Fiziksel Özellikleri
1. Renksiz, kokusuz, nötr gaz.
2. Suda daha az çözünür.
3. Son derece yanıcı.
4. Mavi alevle yanar.
5. Çok düşük kaynama noktaları.
Hidrojenin Kimyasal Özellikleri
1. Dihidrojen, H – H bağının güçlü bağ entalpisi nedeniyle oda sıcaklığında nispeten inerttir .
2. Atomik hidrojen, yüksek bir elektrik arkı altında üretilir.
3. Yörüngesi tek bir elektronla tamamlanmamıştır.
4. Hidrojen hemen hemen her elementle birleşir.
Hidrojen İzotopları
Hidrojen üç izotop gösterir:
1. protiyum left( _{1}^{1}H sağ):(11H ): sıfır nötron var
2. Döteryum left( _{1}^{2}H sağ):(12H ): Bir nötronu var
3. trityum left( _{1}^{3}H sağ):(13H ): İki nötronu vardır.
Ayrıca Okuyun: Hidrojen İzotopları hakkında detaylı bilgi
Hidrojen Allotropları
Moleküler hidrojen iki izomerik formda bulunur.
1. Orto-Hidrojen: Bu tipte iki proton nükleer dönüşü paralel olarak hizalanır.
2. Para-Hidrojen: Bu tipte iki proton nükleer dönüşü antiparalel olarak hizalanır.
Hidrojenin Farklı Formları
Atomik Hidrojen:
Moleküler hidrojen, tungsten elektrotlar arasına çarpan bir elektrik arkından (2273k) geçirildiğinde üretilir. Reaksiyon endotermiktir ve ısı atomlarda depolanır.
H 2 2H- Isı
(Bir elektrik arkında 2273 K’da ısı)
Serbest kalan hidrojen atomları, kaynak amacıyla kullanılabilecek büyük miktarda enerjinin evrimi ile H’yi oluşturmak üzere yeniden birleşir.
Oluşan Hidrojen:
Hidrojen, üretildiği andaki, yani henüz serbest bırakıldığı andaki hidrojendir. Ortaya çıkan hidrojen çok daha reaktiftir ve sıradan hidrojenden çok daha güçlü bir indirgeyici ajandır.
Yeni oluşan hidrojenin faaliyetinin nedeni:
• Atomik durum (atom, moleküllerden daha reaktiftir).
• Reaksiyon sırasında açığa çıkan kimyasal enerji.
• Oluşan hidrojen atomları nedeniyle yüksek iç basınç.
Organik bileşiklerle reaksiyonlar
Ticari öneme sahip faydalı hidrojene ürünler vermek için katalizörlerin varlığında birçok organik bileşikle reaksiyona girer. Örneğin,
• Bitkisel yağların nikel katalizörü varlığında hidrojenlenmesi.
• Olefinlerin hidroformilasyonu, aldehit ve ardından alkole dönüştürülür.
Hidrojen Kullanım Alanları
1. Amonyak hazırlanmasında.
2. Su gazı gibi yakıt gazlarının hazırlanmasında yakıt olarak.
3. Metalurjide indirgeyici ajan olarak
4. Nükleer füzyonda, yıldızlarda büyük miktarda enerji açığa çıkar.
Kaynakça:
https://evrimagaci.org/hidrojen-9846
Yazar: Can Baskın