hidrogén / H
(prócium, deutérium, deuteron, trícium, durranógáz, E 949)

Név: hydrogenium = vízképző (görög hydro=víz, gennao=nemzek)

Rendszám: a periódusos rendszer 1. eleme

Különleges helyet foglal el az elemek között.
A legkönnyebb, legkisebb atomsúlyú és legegyszerűbb atomszerkezetű elem.
A periódusos rendszer első, csak két elemből álló periódusát alkotja a héliummal.

Felfedezés:
Már az alkimisták előállították, amikor savakban fémet oldottak, a keletkező könnyű, éghető gázt azonban nem vizsgálták.
Henry Cavendish 1766-ban mutatta ki, hogy ez a gáz elem, amely elégve vízgőzt ad. Izotópját a deutériumot Urey, Harold Clayton amerikai vegyész fedezte fel 1931-ben.

Relatív atomtömeg: 1,0079

Előfordulás:
A Világegyetemben található atomok 90%-a, illetve a tömegének kétramada hidrogén.
A felső földkéregben a 9. leggyakoribb elem, 1,02 térfogatszázalék.
Szabadon fordul elő vulkáni gázokban, kis mennyiségben megtalálható a levegőben is.
Atomszázalékban kifejezve 15,4%, tehát kb. minden hatodik földi atom hidrogén.

Előállítás:
Iparilag: nyersolajból, földgázból (SMR), koksz elgázosításával, régebben a "városi gázt" izzó szénrétegre vízgőzt vezetve állították elő - ekkor hidrogén és szén-monoxid keletkezett:
C + 2 H₂O = 2 H₂ + CO₂ (alacsonyabb hőmérsékleten)
C + H₂O = H₂ + CO (magasabb hőmérsékleten)
Laboratóriumban: cink és sósav (vagy kénsav) egymásrahatásával állítható elő (ábra)
Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂

Izotópjai:
stabil - 1H(prócium) 99,985%;
2H vagy D(deutérium) - a természetben a víz hidrogénjének kb. 1/5000-e deutérium (az atommagját deuteronnak nevezik.)
radioaktív - 3H(trícium), felezési ideje 12,346 év, béta-sugárzással 3-as tömegszámú héliummá alakul. A természetben rendkívül ritka, deutérium nagy energiájú neutronokkal történő bombázásával állítják elő.

prócium	deutérium	trícium

Fizikai tulajdonságok:
A hidrogén atom magja a proton, körülötte egyetlen elektron mozog. Ennél egyszerűbb atomot nem ismerünk.
Színtelen, szagtalan, íztelen gáz,
kétatomos molekulákat alkot,
ezek átlagsebessége 0°C-on 1845 m/s.
Nagyon jó hővezető,
fajhője minden anyag között a legnagyobb.
Forrás és fagyáspontja rendkívül alacsony.
Olvadáspont: -259,14°C
Forráspont: -252,87°C).
Szintelen, igen kis sűrűségű kristályokat képez, amelyben a molekulák, hatszöges, szoros illeszkedésben vannak.
Sűrűsége valamennyi gáz közül a legkisebb, 0,08987*10^-3 g/cm³.
Víz kevésbé, a platina fémek nagy mértékben abszorbeálják, különösen a palládium, amely 1000-szeresnél nagyobb térfogatú hidrogént képes elnyelni. Az ilyen palládium térfogata megnő, a benne lévő hidrogént meg lehet gyújtani, a melegedő fém a hidrogént kibocsátja magából.
Fémeken, kvarcon átdiffundál.

Kémiai tulajdonságok:
Közepesen aktív elem, atomos állapotban nagyon reakcióképes, a molekuláris hidrogén reakcióképessége kisebb.
Halogén elemekkel közvetlenül egyesül, a fluorral robbanásszerűen, klórral is nagyon hevesen.
Oxigén közönséges hőmérsékleten minden reakció nélkül keveredik a hidrogénnel, 300 °C-on már mérhető sebességű a vízgőzképződés, izzó tárggyal érintkezve nagy csattanással felrobban, ezért durranógáznak nevezik. A hidrogén-oxigén elegy meggyújtva 5...95% hidrogén tartalomnál felrobban. Halvány, kék lánggal vízzé ég el.
2H₂ + O2 = 2H₂O
Kénnel magas hőmérsékleten kén-hidrogént ad.
Nitrogénnel csak katalizátor jelenlétében reagál.
Szénnel nagyon magas hőmérsékleten egyesül.
Erős redukálószer, a fémoxidokat fémmé redukálja.
CuO + H₂ = Cu + H₂O
Bizonyos fémek, pl. alkáli- és alkáliföldfémek, urán és plutónium magasabb hőmérsékleten közvetlenül egyesülnek vele.
Halogenidekből a hidrogén bizonyos esetekben képes elvonni a halogént.
Sokkal fontosabb az oxidokkal való reakciója.
A keletkezés pillanatában igen erősen redukáló hatású, mert ilyenkor szabad atomok vannak jelen. Ha hidrogén gázban elektromos kisülést hozunk létre a H₂ molekula atomokra esik szét és aktív hidrogént kapunk, ez halogénekkel, oxigénnel, kénnel, foszforral, stb. már szobahőmérsékleten megfelelő hidridekké egyesül.
Kizárólag egy vegyértékű alakban szerepel
a) mint pozitív H⁺ illetve H₃O⁺ ion,
b) mint negatív H^- (hidrid) ion és
c) mint semleges atom, kovalens kötéssel.
A fém-hidridek között vannak (sószerű) ionvegyületek, pl. LiH, atomvegyületek, pl. CuH, molekulavegyületek, pl. SnH₄ és fémes vegyületek, pl. Pd₂H.
A nem fémes elemek a hidrogénnel csak molekulavegyületeket alkotnak

Felhasználás:
ammóniaszintézis
hidrogénezési folyamatok
hegesztés, vágás, hevítés
rakéta üzemanyag
fűtőanyag
hidrogén magfúzió
Az élelmiszeriparban E-949 kóddal, mint csomagológázt alkalmazzák.

Legfontosabb vegyületei:
Víz, sósav, ammónia, metán, stb.
Gyakorlatilag valamennyi szerves vegyület tartalmaz hidrogént, szénhidrogének (alkánok, alkének, alkinek), alkoholok, aldehidek, karbonsavak, aminosavak, cukrok, stb.

Biológia:
Az élethez nélkülözhetetlen elem.
Csaknem valemennyi biológiailag fontos szerves vegyület tartalmaz hidrogént és a víz, az élet legfontosabb közege is.

Felhasznált irodalom