Hidrojen Hakkında Derin Bir İnceleme

Hidrojen

Yeryüzündeki elemanların en hafifi olan bir gazdır. Hidrojen, gaz halinde bulunan renksiz, kokusuz bir elemandır. Dünyamızdaki elemanların en hafifidir. 1 litre hidrojenin normal şartlarda (0° sıcaklık, 760 mm. civa basıncı altında) ağırlığı 0,0899 gr. dır. Havadan 12,4 kat hafiftir. Kolay yanıcı, hava ile karışım halinde patlayıcıdır.. Bu bakımdan, eskiden balonlarda kullanılması tehlikeli olmuş, yerine helyum kullanılmıştır.

Hidrojen XVII. yüzyıldan beri bilinmekteydi, yanıcı özelliğinden dolayı «tutuşturucu hava» diye anılırdı. Ancak, bu haliyle öteki yanıcı gazlarla da karıştırılıyordu. Öteki gazlardan tamamen ayırdedîlmesi XVIII. yüzyılda mümkün oldu.

Hidrojen Nerelerde Bulunur

Hidrojen, serbest ‘halde, içinde bulunduğumuz havada yok denilecek Içadar azdır, atmösferin çok yükşek katlarında İse hemen hemen yalnız hidrojen vardır.

Hidrojen yeryüzünde daha çok bileşik halde- bulunur. Erv önemli bileşiği sudur. Su yeryüzünün yaklaşık olarak 3/4 ünü denizler halinde kaplarken karalarda da çeşltlf biçimlerde her yerde bulunur. Ayrıca, havada su buharı halinde, maden filizlerinde kristal suyu halinde, canlıların yapısında da çeşitli sıvı halinde su vardır. Hidrojen sudan başka bütün organik bileşiklerin içinde karbonla birlikte bulunur. Yalnız, karbonla meydana getirdiği* bileşiklerden akar yakıtlar, yanıcı gazlar ortaya çıkar. Havagazında hacım bakımından % 50 oranında hidrojen bu-lurlır. Canlı, cansız bütün varlıklar, içinde bulundurduğu- bileşik veya serbest haldeki hidrojeni sudan elde eder. Döl ayı siyle, evrende suyu meydana getiren hidrojenin önemi çok büyüktür.

Hidrojenin Elde Edilişi

Lâboratuvarfarda küçük ölçüde hidrojen elde edildiği bazı kimyasal olaylara dayanır. Birçok metaller asit değince hidrojen gazı çıkarırlar. Bir örhek: İçinde kloridrik asit bulunan bir tüpe birkaç çinko parçası atılırsa şiddetli bir gaz çıkar. Bu hal ya çinko eriyerek bitinceye, ya da tüpteki sıvının asit özelliği kaimayıncaya kadar sürer. Bu olay sırasında çıkan gaz hidrojen gazıdır, tüpte çinko klorür çözeltisi meydana gelmiştir. Bu deneyi lâboratuvarda bir kip rihazında yaparsak devamlı hidrojen gazı elde edilir. Devamlı hidrojen çıkaran bir boru ucuna bir alev tutarsak hidrojenin soluk mavi bir alevle yandığını görürüz. Yanan alevin üzerine bîr cam levha tutulursa levhanın üzerinde buğulanma olur, su meydana gelir. Yanıcı birçok cisimlerden yanma sırasında karbon dioksit doğarken hidrojenin yanması ile su meydana geldiğini bu deney bize gösterir. İçinde hidrojenle hava karışık bîr tüp ağzına alev yaklaştırılırsa, gaz miktarına göre hafif veya şiddetli bir patlama olur. Bu, yamçı, yakıcı gaz karışımlarının patlaması olayıdır.

Birleşim ve Çözümleme

İki hacım hidrojen bir hacım oksijenle birleşerek su meydana getirir. Bu olay, dahi önceki deneyde hidrojenin yakılması île öldüğü gibi, iki gar karışımının bulunduğu bir kabda bir elektrik arkı yardıtnr ile de yapılabilir. Bu olaya «bireşim» (sentez) denir. Öunun aksi çözümleme (analiz)dir. Su, çeşitli usullerle çözümlenerek elemanları olan oksijenle hidrojene ayrılır. Hidrojen elde edilmesi usullerinden biri de budur.

Hidrojen kükürt ve benzeri elemanlarla HşS şeklinde birleşir. Kükürtlü hidrojen kimyada önemli bir bileşiktir (Bk. Kükürt), azotla amonyak meydana getirir (Bk. Amonyak).

Hidrojenin karbonla bileşikleri pek çoktur. Yalnız karbonla «hidrokarbon» ları, oksijen ve karbonla da, CHO bileşikleri olan, alkoller, eterler, karboksilli asitler, oksi asitler, karböhidratlar gibi büyük toplulukları doğurur. Karbon dioksitle hidrojen, özel şartlar ve uygun katalizörlerle, «su gazı» veya «karınca asidi» ni (formik asidi) meydana getirir. Hidrojenle karbon monoksitten istediğimiz şartlan uygulıyarak karbon, metan, formaldehit, metil alkol, etil alkol ve sıradaki diğer alkolleri, etilden veya devamlı olan diğer olefin hidrokarbonlarını elde edebiliriz.

Endüstride Hidrojen

Endüstride hidrojen birçok bileşiklerin bireşiminde kullanılan önemli bir gazdır. Bu bakrından, elde edilmesi içirt birçok usuller bulunmuştur. Bugün başlıca şu usullerle elde edilmektedir:

1- Elektrik enerjisinin ucuz olduğu Norveç, İsviçre, Kuzey Amerika ve İtalya’da suyun elektroliziyle elde edilir.

2- Kızıl derecedeki kok kömürü üzerinden su buharı geçirmekle karbon monoksit ve hidrojen elde edilir. Karbon monoksitle hidrojen özel usullerle birbirinden ayrılır, hidrojen toplanır.

Hidrojenin Özellikleri

Simgesi: H Atom no.: 1 Atom ağırlığı: 1,008 Ergime noktası: —257°

Kaynama noktası: 252°,7

3-Kızgın demir veya demir oksit üzerinden su bunarı geçirmekle elde edilir.

4-Metan, etart gibi gaz halindeki hidrokarbonlarla su buharını yüksek sıcaklıkta ve Özel şartlarda birleştirmekle hidrojen elde edilir.

5-Kraking metodu» denilen ağır yağlardan benzin ve benzeri hafif hidrokarbonların elde edilişinde hidrojen meydana gelir (Bk. Kraking),

Hidrojenin endüstride kullanıldığı en Önemli yerler şunlardır:

1-Havadaki oksijenin linde cihazında sıvılaştırtması ile elde kalan azot hidrojenle birleştirilir, amonyak elde edilir.

2- Kömürden benzin elde edilmesinde hidrojen kullanılır.

3-Çeşitli organik bileşikleri bireşimli (sentetik) olarak elde edilmesinde kullanılır

4- Sıvı yağlardan katı yağlar ve margarin elde edilmesinde kullanılır.

5- Eskiden balon ve zeplinleri uçurmak için kullanılırdı.

6- Oksijenle birlikte kaynakçılıkta asetilen yerine kullanılmaktadır.

7- Bazı çelik cinslerinin tavlanması sırasında oksi t (eşmemesi için hava yerine hidrojen akımında soğutma yapılır.

Hidrojen, oksijen ve asetilen gibi çelik tüplerde taşınabilir.

Hidrojen Isotopları

Hidrojen atomunun iki İsotopu vardır: Deuterium ve triton (Bk. fsotûp).

1. Deuterium: Atom yapısına göre incelenirse normal hidrojen çekirdeği bir protondan meydana gelmiştir (Bk. AtomJ, Kütlesi T’di n. Atom sayısı 1 ‘din Deuterium-da ise protona bir de neutron eklenmiş, kütlesi 2 olmuştur.’ Atom “sayışı gene 1 ‘dir. Deuteriuma «ağır hidrojen», meydana getirdiği suya da «ağır su» adı verilir. Deuteri-umun simgesi D, ağır suyun formülü de pzO’ dur. Suyun yoğunluğu 1, molekül tartıcı 1B, kaynama noktası 100°, donma noktası 0″‘ dir, Ağır suyun yoğunluğu 1,1, molekül tartısı 20, kaynama noktası 101°, donrrfa noktası 3°’dir. Ağır hidrojen Ve âğir su, normalinin İçinde 1/7000, oranlnda bulunur. Normal suyun elektrolizi sırasında hidrojen» çıkar, geri kalan kısım deuterlümca zenginleşir. Elde edilmesi de bu# yoldan olur. Bu usul elektrik enerjisinin ucuz olduğu yerde, bu arada en çok Norveç’te uygulanmaktadır.

2.Triton: Hidrojenin bu İsotöpu iki. neutron almış protondur. Kütlesi 3’tür. Fazla dayanıklı değildir. 30 yıllık bir yerılaıvna müddeti ile helyuma döner (Bk. Radyoaktivite);

Hidrojen Bombası

İki ağır hidrojen çekirdeğinden bir helyum atomu meydâna getirmek hidrojen bombesinin esasını doğurmuştur. Hidrojen bombası zamanımızın en korkunç silâhı durumundadır. Bu basit hesap kuvvetinf açıklar: 1 kg. plütonyum parçalanması (atom bombası) 1 gr. enerji verirken, 1 kg, hidrojenden helyOrh yapımında 7,5 gr. enerji elde edilmektedir. Einstein denklemine, göre bu miktar enerji 150.000.000.OOP kilokalori yapmaktadır. (1 kilokalori 1 kg suyun sıcaklığını° artıran sıcaklık miktarıdır).

Hidrojenden helyum meydana gelirken açığa çıkan enerji güneşin, daha başka yıldızların sahip oldukları enerji kaynağını da ortaya koymaktadır.

Hidrojen bombasında da bu olayın gerçekleşebilmesi İçin İlk basamakta çok yüksek bir sıcaklık derecesi gereklidir. Bu yüksek sıcaklık bir uranyum veya plütonyum bombasiyle sağlanır. Dolayıtlyle atom bombası hidrojen bombasını berekete geçirecek bir pil ödevi görür (Bk. Atom Bombası).