হাইড্রোজেনের ভৌত বৈশিষ্ট্য। হাইড্রোজেনের বৈশিষ্ট্য এবং প্রয়োগ

2024 লেখক: Angel Austin | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-02 17:42

হাইড্রোজেন এইচ একটি রাসায়নিক উপাদান, যা আমাদের মহাবিশ্বে সবচেয়ে সাধারণ। পদার্থের সংমিশ্রণে একটি উপাদান হিসাবে হাইড্রোজেনের ভর অন্য ধরণের পরমাণুর মোট সামগ্রীর 75%। এটি গ্রহের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ এবং অত্যাবশ্যক সংযোগের অন্তর্ভুক্ত - জল। হাইড্রোজেনের একটি স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্য হল এটি ডি.আই. মেন্ডেলিভের রাসায়নিক উপাদানগুলির পর্যায়ক্রমিক পদ্ধতির প্রথম উপাদান।

আবিষ্কার এবং অন্বেষণ

প্যারাসেলসাসের লেখায় হাইড্রোজেনের প্রথম উল্লেখ পাওয়া যায় ষোড়শ শতাব্দীর। তবে বাতাসের গ্যাসের মিশ্রণ থেকে এর বিচ্ছিন্নতা এবং দাহ্য বৈশিষ্ট্যের অধ্যয়ন ইতিমধ্যে সপ্তদশ শতাব্দীতে বিজ্ঞানী লেমেরি দ্বারা তৈরি হয়েছিল। হাইড্রোজেন পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে ইংরেজ রসায়নবিদ, পদার্থবিদ এবং প্রকৃতিবিদ হেনরি ক্যাভেন্ডিশ দ্বারা অধ্যয়ন করেছিলেন, যিনি পরীক্ষামূলকভাবে প্রমাণ করেছিলেন যে হাইড্রোজেনের ভর অন্যান্য গ্যাসের তুলনায় সবচেয়ে ছোট। বিজ্ঞানের বিকাশের পরবর্তী পর্যায়ে, অনেক বিজ্ঞানী তার সাথে কাজ করেছিলেন, বিশেষ করে ল্যাভয়েসিয়ার, যিনি তাকে "জল জন্ম দেওয়া" বলে ডাকতেন।

PSHE এর অবস্থান অনুযায়ী বৈশিষ্ট্য

এলিমেন্ট যা খোলেডি.আই. মেন্ডেলিভের পর্যায় সারণী হল হাইড্রোজেন। পরমাণুর ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি কিছু দ্বৈততা দেখায়, যেহেতু হাইড্রোজেন একই সাথে প্রথম গ্রুপে বরাদ্দ করা হয়, প্রধান উপগোষ্ঠী, যদি এটি একটি ধাতুর মতো আচরণ করে এবং রাসায়নিক বিক্রিয়ার প্রক্রিয়ায় একটি একক ইলেকট্রন ছেড়ে দেয়, এবং সপ্তম - ভ্যালেন্স শেল সম্পূর্ণ ভরাটের ক্ষেত্রে, অর্থাৎ অভ্যর্থনা নেতিবাচক কণা, যা এটিকে হ্যালোজেনের মতো চিহ্নিত করে।

উপাদানটির বৈদ্যুতিন কাঠামোর বৈশিষ্ট্য

হাইড্রোজেন পরমাণুর বৈশিষ্ট্য, এটি যে জটিল পদার্থের অংশ এবং সবচেয়ে সহজ পদার্থ H₂ প্রাথমিকভাবে হাইড্রোজেনের ইলেক্ট্রন কনফিগারেশন দ্বারা নির্ধারিত হয়। কণাটিতে Z=(-1) সহ একটি ইলেকট্রন রয়েছে, যা নিউক্লিয়াসের চারপাশে তার কক্ষপথে ঘোরে, একক ভর এবং ধনাত্মক চার্জ (+1) সহ একটি প্রোটন ধারণ করে। এর ইলেকট্রনিক কনফিগারেশনটি 1s^{1 হিসেবে লেখা হয়, যার অর্থ হাইড্রোজেনের জন্য প্রথম এবং একমাত্র s-অরবিটালে একটি নেতিবাচক কণার উপস্থিতি।}

যখন একটি ইলেকট্রন বিচ্ছিন্ন বা দূরে দেওয়া হয় এবং এই উপাদানটির একটি পরমাণুর এমন একটি বৈশিষ্ট্য থাকে যে এটি ধাতুর সাথে সম্পর্কিত, তখন একটি ক্যাটেশন পাওয়া যায়। আসলে, হাইড্রোজেন আয়ন একটি ধনাত্মক প্রাথমিক কণা। তাই, ইলেকট্রনবিহীন হাইড্রোজেনকে সহজভাবে প্রোটন বলা হয়।

শারীরিক বৈশিষ্ট্য

যদি আমরা হাইড্রোজেনের ভৌত বৈশিষ্ট্যগুলিকে সংক্ষেপে বর্ণনা করি, তবে এটি একটি বর্ণহীন, সামান্য দ্রবণীয় গ্যাস যার আপেক্ষিক পারমাণবিক ভর বাতাসের তুলনায় 2, 14.5 গুণ হালকা, তাপমাত্রা সহতরলতা -252.8 ডিগ্রি সেলসিয়াস।

আপনি অভিজ্ঞতা থেকে সহজেই দেখতে পাচ্ছেন যে H₂ সবচেয়ে সহজ। এটি করার জন্য, হাইড্রোজেন, কার্বন ডাই অক্সাইড, সাধারণ বায়ু - বিভিন্ন পদার্থ দিয়ে তিনটি বল পূরণ করা যথেষ্ট এবং একই সাথে সেগুলি আপনার হাত থেকে ছেড়ে দিন। CO₂ পূর্ণ যেটি অন্য কারও চেয়ে দ্রুত মাটিতে পৌঁছাবে, এর পরে স্ফীত বায়ু মিশ্রণটি নেমে আসবে এবং যেটিতে H_{2 রয়েছে ছাদে উঠবে।}

হাইড্রোজেন কণার ছোট ভর এবং আকার বিভিন্ন পদার্থের মধ্য দিয়ে প্রবেশ করার ক্ষমতাকে সমর্থন করে। একই বলের উদাহরণে, এটি যাচাই করা সহজ, কয়েক দিনের মধ্যে এটি নিজেই ডিফ্লেট হয়ে যাবে, যেহেতু গ্যাসটি কেবল রাবারের মধ্য দিয়ে যাবে। এছাড়াও, হাইড্রোজেন কিছু ধাতুর গঠনে (প্যালাডিয়াম বা প্ল্যাটিনাম) জমা হতে পারে এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে তা থেকে বাষ্পীভূত হতে পারে।

হাইড্রোজেনের নিম্ন দ্রবণীয়তা বৈশিষ্ট্য জল স্থানচ্যুতি পদ্ধতি দ্বারা বিচ্ছিন্নকরণের জন্য পরীক্ষাগার অনুশীলনে ব্যবহৃত হয়। হাইড্রোজেনের ভৌত বৈশিষ্ট্য (নীচের সারণীতে প্রধান পরামিতি রয়েছে) এর প্রয়োগের সুযোগ এবং উৎপাদন পদ্ধতি নির্ধারণ করে।

একটি পরমাণুর প্যারামিটার বা একটি সাধারণ পদার্থের অণু	অর্থ
পারমাণবিক ভর (মোলার ভর)	1.008 গ্রাম/মোল
ইলেক্ট্রনিক কনফিগারেশন	1s1
স্ফটিক জালি	ষড়ভুজ
তাপ পরিবাহিতা	(300 K) 0.1815 W/(m K)
n এ ঘনত্ব। y.	0, 08987 g/l
স্ফুটনাঙ্ক	-252, 76 °C
নির্দিষ্ট ক্যালোরি মান	120, 9 106 জে/কেজি
গলনাঙ্ক	-259, 2 °C
জলে দ্রবণীয়তা	18, 8ml/L

আইসোটোপিক রচনা

রাসায়নিক উপাদানের পর্যায়ক্রমিক সিস্টেমের অন্যান্য প্রতিনিধিদের মতো, হাইড্রোজেনের বেশ কয়েকটি প্রাকৃতিক আইসোটোপ রয়েছে, অর্থাৎ নিউক্লিয়াসে একই সংখ্যক প্রোটন সহ পরমাণু, কিন্তু ভিন্ন সংখ্যক নিউট্রন - শূন্য চার্জ এবং এককযুক্ত কণা ভর যে সকল পরমাণুর এই সম্পত্তি আছে তার উদাহরণ হল অক্সিজেন, কার্বন, ক্লোরিন, ব্রোমিন এবং তেজস্ক্রিয় সহ অন্যান্য।

হাইড্রোজেনের শারীরিক বৈশিষ্ট্য ¹H, এই গোষ্ঠীর প্রতিনিধিদের মধ্যে সবচেয়ে সাধারণ, এর সমকক্ষদের একই বৈশিষ্ট্য থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে আলাদা। বিশেষ করে, যে পদার্থের মধ্যে তারা অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে তার বৈশিষ্ট্য ভিন্ন। সুতরাং, সাধারণ এবং ডিউরেটেড জল রয়েছে, যার সংমিশ্রণে একটি হাইড্রোজেন পরমাণুর পরিবর্তে একটি একক প্রোটন রয়েছে, ডিউটেরিয়াম ²H - দুটি প্রাথমিক কণা সহ এর আইসোটোপ: ধনাত্মক এবং চার্জহীন। এই আইসোটোপটি সাধারণ হাইড্রোজেনের চেয়ে দ্বিগুণ ভারী, যা তাদের তৈরি যৌগগুলির বৈশিষ্ট্যের মৌলিক পার্থক্য ব্যাখ্যা করে। প্রকৃতিতে, ডিউটেরিয়াম হাইড্রোজেনের চেয়ে 3200 গুণ বিরল। তৃতীয় প্রতিনিধি হল ট্রিটিয়াম ^{3N, নিউক্লিয়াসে দুটি নিউট্রন এবং একটি প্রোটন রয়েছে।}

প্রাপ্ত এবং নির্বাচন করার পদ্ধতি

হাইড্রোজেন উৎপাদনের জন্য গবেষণাগার এবং শিল্প পদ্ধতি খুবই ভিন্ন। হ্যাঁ, অল্প পরিমাণেগ্যাস প্রাথমিকভাবে খনিজ জড়িত প্রতিক্রিয়ার মাধ্যমে উত্পাদিত হয়, যখন বৃহৎ আকারের উৎপাদনে বৃহত্তর পরিমাণে জৈব সংশ্লেষণ ব্যবহার করা হয়।

নিম্নলিখিত রাসায়নিক মিথস্ক্রিয়া পরীক্ষাগারে ব্যবহৃত হয়:

1. আলকালি এবং ক্ষারীয় মাটির ধাতুর সাথে পানির বিক্রিয়ায় ক্ষার এবং কাঙ্খিত গ্যাস তৈরি হয়।
2. একটি জলীয় ইলেক্ট্রোলাইট দ্রবণের তড়িৎ বিশ্লেষণ, H_{2↑ অ্যানোডে নির্গত হয় এবং ক্যাথোডে অক্সিজেন নির্গত হয়৷}
3. জলের সাথে ক্ষারীয় ধাতব হাইড্রাইডের পচন, পণ্যগুলি ক্ষারযুক্ত এবং সেই অনুযায়ী, H গ্যাস_2↑.
4. ধাতুর সাথে পাতলা এসিডের বিক্রিয়ায় লবণ তৈরি হয় এবং H_2↑।
5. সিলিকন, অ্যালুমিনিয়াম এবং জিঙ্কের উপর ক্ষারগুলির ক্রিয়া জটিল লবণের গঠনের সাথে সমান্তরালভাবে হাইড্রোজেন নিঃসরণকেও উৎসাহিত করে।

শিল্পের স্বার্থে, পদ্ধতিগুলি দ্বারা গ্যাস পাওয়া যায় যেমন:

1. মিথেনের তাপীয় পচন একটি অনুঘটকের উপস্থিতিতে তার উপাদান সরল পদার্থে (350 ডিগ্রি তাপমাত্রার মতো একটি সূচকের মান পর্যন্ত পৌঁছে) - হাইড্রোজেন H_{2↑ এবং কার্বন গ.}
2. কোকের মধ্য দিয়ে 1000 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় বাষ্পযুক্ত পানি অতিক্রম করে কার্বন ডাই অক্সাইড CO₂ এবং H_{2↑ (সবচেয়ে সাধারণ পদ্ধতি).}
3. 800 ডিগ্রি তাপমাত্রায় নিকেল অনুঘটকের উপর গ্যাসীয় মিথেনের রূপান্তর।
4. হাইড্রোজেন হল পটাসিয়াম বা সোডিয়াম ক্লোরাইডের জলীয় দ্রবণের তড়িৎ বিশ্লেষণের উপজাত।

রাসায়নিকমিথস্ক্রিয়া: সাধারণতা

হাইড্রোজেনের ভৌত বৈশিষ্ট্যগুলি মূলত এক বা অন্য যৌগের সাথে প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়ায় এর আচরণ ব্যাখ্যা করে। হাইড্রোজেনের ভ্যালেন্সি হল 1, যেহেতু এটি পর্যায় সারণীতে প্রথম গ্রুপে অবস্থিত, এবং জারণ ডিগ্রী ভিন্ন একটি দেখায়। হাইড্রাইড ব্যতীত সকল যৌগে হাইড্রোজেন s.o.=(1+), অণুতে যেমন ХН, ХН2_{, ХН3} – (1 -)।

একটি হাইড্রোজেন গ্যাসের অণু, একটি সাধারণ ইলেক্ট্রন জোড়া তৈরি করে গঠিত, দুটি পরমাণু নিয়ে গঠিত এবং এটি শক্তিগতভাবে বেশ স্থিতিশীল, যে কারণে স্বাভাবিক অবস্থায় এটি কিছুটা জড় থাকে এবং স্বাভাবিক অবস্থার পরিবর্তন হলে প্রতিক্রিয়ায় প্রবেশ করে। অন্যান্য পদার্থের সংমিশ্রণে হাইড্রোজেনের অক্সিডেশনের মাত্রার উপর নির্ভর করে, এটি একটি অক্সিডাইজিং এজেন্ট এবং একটি হ্রাসকারী এজেন্ট উভয়ই কাজ করতে পারে।

যেসব পদার্থের সাথে এটি বিক্রিয়া করে হাইড্রোজেন গঠন করে

জটিল পদার্থ গঠনের জন্য প্রাথমিক মিথস্ক্রিয়া (প্রায়শই উচ্চ তাপমাত্রায়):

1. ক্ষারীয় এবং ক্ষারীয় আর্থ মেটাল + হাইড্রোজেন=হাইড্রাইড।
2. হ্যালোজেন + H_{2=হাইড্রোজেন হ্যালাইড।}
3. সালফার + হাইড্রোজেন=হাইড্রোজেন সালফাইড।
4. অক্সিজেন + H_2=জল।
5. কার্বন + হাইড্রোজেন=মিথেন।
6. নাইট্রোজেন + H_{2=অ্যামোনিয়া।}

জটিল পদার্থের সাথে মিথস্ক্রিয়া:

1. কার্বন মনোক্সাইড এবং হাইড্রোজেন থেকে সংশ্লেষিত গ্যাস তৈরি করা।
2. H_{2. ব্যবহার করে তাদের অক্সাইড থেকে ধাতু পুনরুদ্ধার}
3. অসম্পৃক্ত আলিফ্যাটিক এর হাইড্রোজেন স্যাচুরেশনহাইড্রোকার্বন।

হাইড্রোজেন বন্ড

হাইড্রোজেনের ভৌত বৈশিষ্ট্যগুলি এমন যে তারা এটিকে একটি ইলেক্ট্রোনেগেটিভ উপাদানের সংমিশ্রণে, প্রতিবেশী অণুগুলির সাথে একই পরমাণুর সাথে একটি বিশেষ ধরনের বন্ধন তৈরি করতে দেয় যার ভাগ না করা ইলেকট্রন জোড়া রয়েছে (উদাহরণস্বরূপ, অক্সিজেন, নাইট্রোজেন এবং ফ্লোরিন)। পরিষ্কার উদাহরণ যার উপর এই জাতীয় ঘটনা বিবেচনা করা ভাল তা হল জল। এটা বলা যেতে পারে যে এটি হাইড্রোজেন বন্ড দিয়ে সেলাই করা হয়েছে, যা সমযোজী বা আয়নিকের তুলনায় দুর্বল, তবে তাদের মধ্যে অনেকগুলি থাকার কারণে, তারা পদার্থের বৈশিষ্ট্যগুলিতে উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে। মূলত, হাইড্রোজেন বন্ধন হল একটি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক মিথস্ক্রিয়া যা জলের অণুগুলিকে ডাইমার এবং পলিমারে আবদ্ধ করে, যা এর উচ্চ স্ফুটনাঙ্কের জন্ম দেয়৷

খনিজ যৌগে হাইড্রোজেন

সমস্ত অজৈব অ্যাসিডের সংমিশ্রণে একটি প্রোটন রয়েছে - হাইড্রোজেনের মতো একটি পরমাণুর ক্যাটেশন। যে পদার্থের অ্যাসিডের অবশিষ্টাংশের অক্সিডেশন অবস্থা (-1) এর চেয়ে বেশি তাকে পলিব্যাসিক যৌগ বলে। এটিতে বেশ কয়েকটি হাইড্রোজেন পরমাণু রয়েছে, যা জলীয় দ্রবণে বহু-পর্যায়ে বিচ্ছেদ ঘটায়। প্রতিটি পরবর্তী প্রোটন বাকি অ্যাসিড থেকে আরও বেশি কঠিনভাবে ভেঙে যায়। মাধ্যমের হাইড্রোজেনের পরিমাণগত বিষয়বস্তু দ্বারা, এর অম্লতা নির্ধারণ করা হয়।

হাইড্রোজেনে হাইড্রক্সিল গ্রুপের বেসও রয়েছে। তাদের মধ্যে, হাইড্রোজেন একটি অক্সিজেন পরমাণুর সাথে সংযুক্ত থাকে, ফলস্বরূপ, এই ক্ষার অবশিষ্টাংশের অক্সিডেশন অবস্থা সর্বদা (-1) সমান হয়। মাধ্যমের হাইড্রোক্সিলের বিষয়বস্তু এর মৌলিকত্ব নির্ধারণ করে।

মানুষের কার্যকলাপে আবেদন

একটি পদার্থ সহ সিলিন্ডারের পাশাপাশি অন্যান্য তরলীকৃত গ্যাস, যেমন অক্সিজেন সহ পাত্রগুলির একটি নির্দিষ্ট চেহারা থাকে। তারা একটি উজ্জ্বল লাল "হাইড্রোজেন" অক্ষর সঙ্গে গাঢ় সবুজ আঁকা হয়. প্রায় 150 বায়ুমণ্ডলের চাপে একটি সিলিন্ডারে গ্যাস পাম্প করা হয়। হাইড্রোজেনের ভৌত বৈশিষ্ট্য, বিশেষ করে বায়বীয় একত্রিত অবস্থার হালকাতা, এটিকে হিলিয়াম বেলুন, বেলুন ইত্যাদির মিশ্রণে পূরণ করতে ব্যবহৃত হয়।

হাইড্রোজেন, যার ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য মানুষ বহু বছর আগে ব্যবহার করতে শিখেছিল, বর্তমানে অনেক শিল্পে ব্যবহৃত হয়। এর বেশিরভাগই অ্যামোনিয়া উৎপাদনে যায়। হাইড্রোজেন অক্সাইড থেকে ধাতু (হাফনিয়াম, জার্মেনিয়াম, গ্যালিয়াম, সিলিকন, মলিবডেনাম, টাংস্টেন, জিরকোনিয়াম, এবং অন্যান্য) উত্পাদনের সাথে জড়িত, একটি হ্রাসকারী এজেন্ট হিসাবে প্রতিক্রিয়াতে কাজ করে, হাইড্রোসায়ানিক এবং হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড, মিথাইল অ্যালকোহল এবং কৃত্রিম তরল। জ্বালানী খাদ্য শিল্প এটি উদ্ভিজ্জ তেলকে কঠিন চর্বিতে পরিণত করতে ব্যবহার করে৷

চর্বি, কয়লা, হাইড্রোকার্বন, তেল এবং জ্বালানী তেলের হাইড্রোজেনেশন এবং হাইড্রোজেনেশনের বিভিন্ন প্রক্রিয়ায় হাইড্রোজেনের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য এবং ব্যবহার নির্ধারণ করা হয়েছে। এর সাহায্যে, মূল্যবান পাথর, ভাস্বর বাতি তৈরি করা হয়, ধাতব পণ্য নকল করা হয় এবং অক্সিজেন-হাইড্রোজেন শিখার প্রভাবে ঝালাই করা হয়।