غاز الهيدروجين … اكتشافه وتحضيره وخواصه واستخداماته

اكتشاف الهيدروجين وتسميته
تحضير الهيدروجين في المختبر
خواص غاز الهيدروجين الفيزيائية والكيميائية
اهم استعمالات غاز الهيدروجين

الهيدروجين عنصر غازي لا يوجد منفردا في الطبيعة إلا في حالات نادرة وضئيلة وهو يوجد في جو الشمس و النجوم كما يوجد متحدا مع الأكسجين في الماء فهو يكون حوالي تسع وزن مياه الأنهار والبحار والمحيطات – وهو عنصر أساسي في تركيب المركبات العضوية ( حيوانية أو نباتية ). وبعض المركبات الأخرى مثل الأحماض والقلويات .

اكتشاف الهيدروجين وتسميته :

تم اكتشاف غاز الهيدروجين من قبل العالم الإنجليزي هنري كافندش وذلك في عام 1766 حيث حضره من تفاعل الأحماض مع بعض المعادن مثل حمض الكبريتيك مع الحديد أو القصدير أو الزنك وأسماه بالهواء الملتهب لأن الغاز يحترق بسهولة في الهواء مكونا الماء كما أنه أخف من الهواء .

وفي عام 1783 أسماه لافوازييه الهيدروجين أي مولد الماء حيث اشتق اسمه من الاغريقية، فلفظ هيدرو تعني الماء جين تعني مولد او مكون او مشكل.

واعقب ذلك في عام 1898 حيث تمكن جيمس ددوار من تسييل غاز الهيدروجين وحفظة في اوعية خاصة وفي عام 1899 نمكن نفس العالم من الحصول على الهيدروجين الصلب ، اما نظائر الهيدروجين فقد اكتشف نظيره ديوتيريوم في عام 1931 من قبل هارولد يوري ، اما نظير الهيدروجين تريتيوم فقد اكتشف في عام 1934.

تحضير غاز الهيدروجين في المختبر

يتم تحضير غاز الهيدروجين في المختبر عن طريق تفاعل حمض مع معدن ( فلز ). فمثلا يمكن ان يحضر بتفاعل الخارصين مع حمض الكبريتيك المخفف أو حمض الهيدروكلوريك المخفف .

خطوات العمل :

يوضع الخارصين ( الزنك ) أو أي معدن ( فلز ) مثل الحديد أو الماغنسيوم في قاع زجاجة أو الدورق ويصب عليه حمض الكبريتيك المخفف من القمع حتى ينغمر الخارصين فيتصاعد غاز الهيدروجين طاردة الهواء على شكل فقاقيع غازية وبعد فترة يوضع مخبار مملوء بالماء فوق حوض به ماء ومتصل به الانبوب الذجاحي الناقل للهيدروجين من اناء التفاعل حتى يمكن جمع عدة مخابير من الهيدروجين فوق الماء .

وللتأكد من خلو مخابير الغاز من الهواء يستحسن قبل ملء المخابير أن تجمع كمية من الغاز في أنبوبة اختبار ونشعله . فإذا اشتعل بدون فرقعة كان ذلك دليلا على خلو الجهاز من الهواء .

خارصین + حمض الكبريتيك = كبريتات خارصین + هيدروجين

ويجمع الغاز فوق الهواء أي بإزاحة الهواء إلى أسفل لأنه أخف كثيرة من الهواء ويجفف بإمراره على كلوريد كالسيوم لا مائي أو خامس أكسيد الفوسفور .

تحضير الهيدروجين باستخدام جهاز كب:

والجهاز يتركب من : ثلاثة انتفاخات زجاجية العلوي منها قمع وينتهي بأنبوبة طويلة من أسفل تصل إلى الانتفاخ السفلي ، أما الانتفاخ الأوسط والانتفاخ السفلي فيتصلان ببعضهما باختناق ولكل منهما فتحة مركب عليها سدادة . وفتحة الانتفاخ الأوسط مسدودة بسداد محكم من المطاط تنفذ منه أنبوبة توصيل زجاجية بها صنبور لخروج الغاز وتوجد فتحة في الانتفاخ السفلي لها سداد محكم من المطاط أو الزجاج ويستفاد من هذه الفتحة في تنظيف الجهاز .

ويفضل استخدام جهاز كب لتحضير غاز الهيدروجين لأنه يوفر كثيرة من المواد المتفاعلة فإذا قفل صنبور الجهاز لا يخرج الغاز وبالتالي سوف يضغط فوق سطح الحمض الذي يرتفع في الانتفاخ العلوي وبذلك ينفصل الحمض عن الخارصين ويقف التفاعل .

خواص غاز الهيدروجين الفيزيائية والكيميائية:

الهيدروجين غاز شفاف، عديم الرائحة واللون.
أخف من الهواء الجوي.
لا يذوب في الماء.
يشتعل غاز الهيدروجين بشكل سريع ويعطي لهب ازرق باهت اللون.
إذا أشعل غاز الهيدروجين في جو من الأكسجين أو من الهواء ، تكون الماء الذي يكشف عنه بكبريتات النحاس اللامائية البيضاء .
عند إمرار غاز الهيدروجين على أكسيد نحاس أسود ساخن ، فإنه يختزله إلى نحاس ، ويتأكسد الهيدروجين إلى ماء ( أكسيد هيدروجين ).
لا يؤثر غاز الهيدروجين في ورق عباد الشمس .
لا يؤثر غاز الهيدروجين في ماء الجير .
ناتج أكسدة الهيدروجين هو الماء .
عامل مختزل قوي .

أهم استعمالات غاز الهيدروجين :

1- يستخدم كعامل مختزل في استخلاص بعض المعادن من أكاسيدها مثل التنجستين .
2- نظرة لخفته كانت تملأ منه البالونات والمناطيد ، ولكن قابليته للاشتعال جعلت الهليوم يحل مكانه لأن الأخير لا يشتعل ولا يساعد على الاشتعال .
يستعمل في تجميد الزيوت السائلة والتي تعرف بهدرجة الزيوت.
4- يستعمل في الحصول على الشعلة الاكس هيدروجينية التي تبلغ درجة حرارتها 2400 م وتفضلها الشعلة الاكس استيلينية لأنها أشد ويستبدل الهيدروجين بالأسيتيلين .

مصدر الصورة
pixabay.com