Hidrojen (H)

Alm. Wasserstoff (m), Fr. Hydrogene (m), İng. Hydrogen. Sembolü H olan renksiz, kokusuz, tatsız ve
tabîatta oldukca bol bulunan kimyâsal bir element.
Özellikleri: Peryodik cetvelde birinci elementtir. Atom ağırlığı 1,00797, yoğunluğu 0,0899 g/1,
kaynama noktası -252,76°C ve erime noktası -259,06°C’dir. Sıvı hidrojenin yoğunluğu 0,070 g/cm3tür.
Kristal hâlindeki yoğunluk ise 0,088 g/cm3tür. 1H, 2H, 3H şeklinde üç tâne izotopu vardır. En hafifi ve en
çok bulunanı kütle numarası 1 olan (1H) izotopudur. Bu izotopa protiyum da denir. Bir proton ve bir
elektrondan meydana gelmiştir.
Döteryum, 2H olup kararlı izotoptur ve çekirdeğinde bir proton ile bir nötron vardır. Tabiî olarak
meydana gelen hidrojen yaklaşık % 0,0156 kadar döteryum izotopu ihtivâ eder. Aynı şekilde tabiî su,
az oranda döteryum oksit (D2O, ağır su) ihtivâ eder.
Trityumun (3H) çekirdeğinde 2 nötron 1 proton bulunur. Trityum radyoaktif element olup, yarılanma
süresi yaklaşık 12,5 yıldır. Trityum tabiî olarak eser miktarda bulunur. Nükleer reaktörlerde elde edilir
ve “reaksiyon mekanizması”nı inceleyen ilim adamları tarafından geniş ölçüde kullanılır.
Hidrojen, iki atomlu moleküler yapıya sâhiptir. Hidrojen molekülünden serbest hidrojen atomu elde
etmek için çok büyük enerjiye ihtiyâç vardır. Serbest hidrojen atomları tekrar molekül vermek üzere
birleşirken çok miktarda ısı ve enerji salar (103,4 kcal). Bir tâne olan elektronunu kaybetmiş hidrojen
atomu 1+ yüklü olur ve buna proton denir. Proton dâimâ bileşik hâlindedir. Yalnız başına bulunmaz.
Ancak iyonlaştırılmış gaz içinde bulunabilir. Suda iyonlaşma sonucu meydana gelen proton, su
molekülü ile birleşerek hidronyum iyonunu (H3O+) meydana getirir.
Hidrojen atomları arasındaki bağ hemen hemen kovalenttir. Moleküllerde iki hidrojen çekirdeği
arasındaki mesâfe 0,74 Å’dur. Hidrojenin indirgen özelliği vardır. Metal oksidleri metale kadar
indirgeyebilir. Doymamış organik ve azot bileşikleri hidrojen ile doyurulabilir.
Bulunuşu: Hidrojen tabiatta çok yaygın olarak bulunur. Bileşikleri yönünden de en zengin elementtir.
Dünyâyı meydana getiren elementler arasında atom yüzdesi olarak, 15,5, ağırlık yüzdesi olarak da
0,8’dir. En çok, su bileşiğinde, azotlu bileşiklerde ve karbonlu bileşiklerde bulunur.
Hidrojen serbest hâlde az olarak tabiî gaz kuyularında, kömür depolarında ve organik bozulmalarda
bulunur. Atmosferin yeryüzüne yakın yerlerinde ortalama % 5.10-5 oranında bulunur. Atmosferin
yüksek kısımlarında daha yoğundur. Güneş ve yıldızlarda da mevcut olduğu spektral analizlerle
anlaşılmıştır.
Elde edilişi: Hidrojen ticârî olarak en çok hidrokarbon yakıtlarından, çeşitli metodlar uygulanarak elde
edilir. Metan, etan ve bâzı hafif hidrokarbonlar, 650 ilâ 1000°C arasında nikelin katalitik etkisi ve buhar
ile muâmele edilir. Bu işlemin sonunda hidrojen ve karbonun oksidleri elde edilir.
Kızgın kok üzerinden sıcak su buharı geçirilerek karbonmonoksit (CO) ve hidrojen elde edilir ki bu
karışıma sugazı denir.
Kömürün koklaştırılması sırasında da hidrojen elde edilir.
Laboratuvar çapında hidrojen aktif metallere asit etki ettirmekle:
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
ve suyun elektrolizi ile elde edilir:
2H++ 2e → H2 (katodda) 2OH- -2e → H2O+ 1/2O2 (anotta)
Keşfedilişi: 1776 yılında Sir H.Cavendish tarafından çinko, kalay ve demire seyreltik sülfat veya
hidroklorik asit etki ettirilerek elde edildi. H.Cavendish hidrojenin hava ile karışımının su buharı vermek
üzere patladığını gördü ve bu elemente tutuşucu hava ismini verdi. 1783’te Atoine Lavoisier bu
elemente hidrojen ismini verdi ki bunun mânâsı su meydana getirici demektir. Hidrojenin kendinden
daha ağır iki izotopu olan D ve T, 150 yıl sonra keşfedildi. Döteryum 1931’de ağır sudan elde edildi.
Trityum ise 1934’te bulundu.
Bileşikleri: Hidrojenin bileşikleri diğer elementlerinkinden daha fazladır. Çünkü, asal (necip) gazlar
hâric bütün elementler ile reaksiyon verir. Hidrojenin herkes tarafından bilinen ve tabiatta çok miktarda
bulunan bileşiği sudur. Su ve karbondioksid bileşiklerinde hidrojen, daha elektronegatif olan elemente
kovalent bağla bağlıdır. Mamafih hidrojen atomları daha elektro pozitif olan alkali metallerle ve
kalsiyum, baryum gibi, elementlerle iyonik bileşikler teşkil edebilir.
Ortaya çıkan ve hidrür denilen bileşikler suda hidrojen vererek ayrışır.
Hidrojenin flor, klor, brom veya iyot ile yaptığı bileşiklerin sudaki çözeltileri asittir. Diğer yaygın asitlerin
bileşikleri nitrat (HNO3), sülfat (H2SO4) ve fosfat (H3PO4) asitleridir. Hidrojen iyonlarının bir çözeltideki
konsantrasyonu pH cinsinden ifâde edilir. (Bkz. PH cetveli)
Reaksiyona girme kâbiliyeti pek fazla olmamakla berâber ısı veya güneş ışığı gibi bâzı şartlar altında
oksijen ve klorla patlama şeklinde reaksiyon verir. İçerisinde % 4 ile % 74 arasında hidrojenle ihtivâ
eden hava yanıcı ve patlayıcıdır. Hidrojen, oksijen ile yakıldığında çok yüksek sıcaklıkta bir alev elde
edilir. Oda sıcaklığında hidrojenle oksijen arasındaki reaksiyon, çok tanecikli platin katalizörü
olmadığında çok yavaştır. Hidrojen 700°C’de pratik olarak ânında tutuşur.
Halojenler, bor ve benzeri elementlerle, verdiği bileşikler uçucudur. Metallerin elektropozitif
karakterlerine bağlı olarak iyon bağlı veya kovalent bağlı bileşikler verir.
Kullanılışı: Hidrojen üretiminin üçte ikisi amonyak elde edilmesinde kullanılır. İkinci derecede önemli
kullanma alanı petrol rafinasyonundaki katalitik parçalama işlemidir. Üçüncü derece kullanıldığı alan
metanol îmâlatıdır. Bundan başka yağların hidrojene edilmesinde de kullanılır. Doymamış, yağların
hidrojenlendirilmesi ile margarin elde edilir (Bkz. Hidrojenlendirme). Hidrojenlendirme işi aynı zamanda
birçok organik bileşiklerin îmâlâtında da kullanılır. Plastik madde yapımında plastifiyan olarak kullanılır.
Metalurjide kaynak işlerinde yakıt olarak kullanılır.
Hidrojen yandığı zaman çevreye kirletici artıklar vermemektedir.Bu yüzden otomobillerde yakıt olarak
kullanılmak istendiğinden bu konuda çalışmalar yapılmaktadır.