Ugrás a tartalomhoz

hidrogén

A Wikiszótárból, a nyitott szótárból
Hydrogen, 1H
A clear tube with blue and purple light emanating from it
Purple glow in its plasma state
Hydrogen
AppearanceColorless gas
Standard atomic weight Ar°(H)
Hydrogen in the periodic table
Hydrogen Helium
Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon
Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon
Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon
Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
 –
↑
H
↓
Li
(none) ← hydrogen → helium
Atomic number (Z)1
Groupgroup 1: hydrogen and alkali metals
Periodperiod 1
Block  s-block
Electron configuration1s1
Electrons per shell1
Physical properties
Phase at STPgas
Melting point(H2) 13.99 K ​(−259.16 °C, ​−434.49 °F)
Boiling point(H2) 20.271 K ​(−252.879 °C, ​−423.182 °F)
Density (at STP)0.08988 g/L
when liquid (at m.p.)0.07 g/cm3 (solid: 0.0763 g/cm3)
when liquid (at b.p.)0.07099 g/cm3
Triple point13.8033 K, ​7.041 kPa
Critical point32.938 K, 1.2858 MPa
Heat of fusion(H2) 0.117 kJ/mol
Heat of vaporization(H2) 0.904 kJ/mol
Molar heat capacity(H2) 28.836 J/(mol·K)
Vapor pressure
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T (K) 15 20
Atomic properties
Oxidation statescommon: −1, +1
ElectronegativityPauling scale: 2.20
Ionization energies
  • 1st: 1312.0 kJ/mol
Covalent radius31±5 pm
Van der Waals radius120 pm
Color lines in a spectral range
Spectral lines of hydrogen
Other properties
Natural occurrenceprimordial
Crystal structure ​hexagonal (hP4)
Lattice constants
Hexagonal crystal structure for hydrogen
a = 378.97 pm
c = 618.31 pm (at triple point)
Thermal conductivity0.1805 W/(m⋅K)
Magnetic orderingdiamagnetic </ref>
Molar magnetic susceptibility−3.98×10−6 cm3/mol (298 K)
Speed of sound1310 m/s (gas, 27 °C)
CAS Number12385-13-6
1333-74-0 (H2)
History
Namingname means 'water-former' in Greek
Discovery and first isolationHenry Cavendish (1766)
Named byAntoine Lavoisier (1783)
Isotopes of hydrogen
Main isotopes Decay
abun­dance half-life (t1/2) mode pro­duct
1H 99.9855% stable
2H 0.0145% stable
3H trace 12.32 y β− 3He
Category Category: Hydrogen
| references

Magyar

Kiejtés

  • IPA: [ ˈhidroɡeːn]

Főnév

hidrogén

  1. (kémia) A periódusos rendszer 1. eleme. Vegyjele: H. A Föld leggyakoribb eleme.

A hidrogén az első elem a periódusos rendszerben, és egyben a legegyszerűbb is: atomja mindössze egy protonból és egy elektronból áll. Mégis ez az egyszerűség adja a rendkívüli jelentőségét, hiszen a világegyetem anyagának több mint 90%-át hidrogén teszi ki. A csillagok tüzelőanyaga, a víz alkotóeleme, a jövő zöld energiájának egyik ígéretes hordozója.


2. Alapvető tulajdonságai

  • Vegyjele: H
  • Rendszáma: 1
  • Relatív atomtömege: kb. 1,008
  • Elektronszerkezete: 1s¹
  • Halmazállapota szobahőmérsékleten: gáz
  • Színe, szaga, íze: színtelen, szagtalan, íztelen
  • Sűrűsége (gáz, 0°C-on): 0,08988 g/L – ez a legalacsonyabb sűrűségű ismert anyag
  • Olvadáspontja: −259,16 °C
  • Forráspontja: −252,87 °C

A molekuláris hidrogén (H₂) kétatomos gáz, amely szobahőmérsékleten stabil és viszonylag reakcióképes.


3. Izotópjai

A hidrogénnek három stabil vagy hosszú felezési idejű izotópja van:

  • Protium (¹H): az uralkodó izotóp (99,985%) – egy proton, nincs neutronja.
  • Deutérium (²H vagy D): egy proton és egy neutron, a nehézvíz (D₂O) alapja.
  • Trícium (³H vagy T): radioaktív, egy proton és két neutron. Felezési ideje kb. 12,3 év.


4. Előfordulása a természetben

A hidrogén szabad állapotban ritkán található meg a Földön, mivel könnyűsége miatt elszökik a légkörből. Legnagyobb mennyiségben:

  • Vízben (H₂O): óceánok, tengerek, élőlények
  • Szerves vegyületekben: szénhidrogének, fehérjék, szénhidrátok
  • Földgázban: metán (CH₄) és egyéb szénhidrogének
  • Világegyetemben: csillagközi ködök, csillagok, Nap


5. A hidrogén felfedezése

A hidrogént először Henry Cavendish angol kémikus különítette el 1766-ban, aki megállapította, hogy a fémek savval való reakciójakor keletkező gáz könnyebb a levegőnél. „Éghető levegőnek” nevezte, mert a gáz vízzé ég el, amit később Lavoisier igazolt, megalkotva a „hidrogén” nevet (görögül: „víz képzője”).


6. Kémiai tulajdonságok

A hidrogén reakcióképes elem, különösen magas hőmérsékleten vagy katalizátor jelenlétében. Legfontosabb kémiai reakciói:

  • Égése:

    Erősen exoterm reakció, tiszta víz keletkezik.

  • Redukciós tulajdonság: A hidrogén képes fémoxidokat redukálni:

  • Hidrogénezés: Kettős kötéses szerves vegyületek (pl. olajok) telítése.


7. Ipari előállítása

a) Gőzreformálás (fosszilis forrásból)

Legelterjedtebb módszer:

Ezt követően:

Kibocsátással jár (CO₂), ezért nem zöld technológia.

b) Elektrolízis (vízbontás)

Tiszta, „zöld hidrogén” nyerhető megújuló energia segítségével:

Energiaigényes, de környezetbarát.

c) Egyéb források

  • Biomassza gázosítása
  • Fotokatalitikus vízbontás
  • Fém-vízgőz reakciók (pl. Zn + H₂O)


8. Hidrogén szállítása és tárolása

A hidrogén tárolása műszaki kihívást jelent, mivel:

  • Alacsony forráspontja miatt kriogén tárolást igényel (−253 °C)
  • Sűrített formában robbanásveszélyes (350–700 bar)
  • Előfordul hidrid formában is (pl. fémhidridek)


9. Alkalmazásai

a) Ipari felhasználás

  • Ammóniagyártás (Haber–Bosch eljárás):

  • Finomítás: kőolaj deszulfurizálása

  • Metanolgyártás

  • Fémipar: fémoxidok redukálása

b) Energiaforrásként

  • Üzemanyagcellákban: Elektrokémiai energiaátalakítás:


    Alkalmazás: járművek, űripar, hordozható eszközök

c) Rakétahajtás

Folyékony hidrogén–oxigén keverék: nagy tolóerő, víz keletkezik égéstermékként.

d) Hegesztés (hidrogénláng)

Nagy hőmérsékletet biztosít redukáló közeggel.


10. Környezeti jelentősége és szerepe a jövőben

a) Zöld hidrogén

Megújuló energiaforrásokból (nap, szél) előállított hidrogén, mely karbonsemleges alternatívát kínál a fosszilis energiahordozókkal szemben.

b) Hidrogéngazdaság

A jövő energiagazdasága elképzelhető olyan rendszerként, ahol a hidrogén:

  • Termelésre használható (pl. elektrolízissel felesleges villamos energiából)
  • Tárolható (akár évszakos szinten)
  • Tüzelőanyagként hasznosítható

c) Kihívások

  • Nagy költségű infrastruktúra (csővezeték, tárolás)
  • Energiahatékonyság problémái
  • Biztonsági aggályok (robbanékonyság, szivárgás)


11. A hidrogén az élővilágban

  • A víz révén minden élő szervezet alapvető alkotóeleme.
  • A szerves molekulákban (aminosavak, zsírok, cukrok) mindig jelen van.
  • A sejtlégzés, fotoszintézis és más biokémiai folyamatok során is fontos szerepet játszik.
  • A hidrogénion-koncentráció (pH) meghatározza a sav-bázis egyensúlyt.


12. A hidrogén a világegyetemben

  • Kozmikus jelentőségű: az univerzum anyagának túlnyomó része hidrogénből áll.

  • A csillagok fúziós reakcióiban:

    Ez biztosítja a Nap és más csillagok energiatermelését.

  • Hidrogénfelhők: galaxisokban található gázködök, amelyekből új csillagok keletkeznek.


13. A hidrogén mint kutatási terület

A hidrogén számos tudományos kutatás tárgya:

  • Fúziós energiatermelés: a hidrogén fúziója hatalmas energiát termel (pl. ITER kísérlet)
  • Új tárolási módok: pl. szilárdtest hidridek, nanocsövek
  • Hidrogén a kvantumfizikában: az egyetlen pontosan leírható kvantumrendszer – a Bohr-modell alapja
  • Asztrofizika: csillagspektrumok, ősrobbanás utáni elemeloszlás


14. Biztonsági szempontok

Bár a hidrogén nem mérgező, veszélyeket hordoz:

  • Erősen gyúlékony
  • Láthatatlan lánggal ég
  • Kis molekulatömege miatt gyorsan szökik
  • Zárt térben robbanásveszélyes Ezért minden hidrogénkezeléshez szigorú előírások és érzékeny szenzorok szükségesek.


15. Érdekességek

  • A Napban másodpercenként több millió tonna hidrogén alakul át héliummá.
  • A hidrogén az egyetlen olyan elem, amely nem tartalmaz neutront az uralkodó izotópjában.
  • A Zeppelinek hidrogénnel voltak töltve – a híres Hindenburg-katasztrófa miatt később héliumra váltottak.
  • A Hindenburg robbanása nem maga a hidrogén, hanem a gyúlékony burkolat miatt volt ilyen pusztító.


16. Összefoglalás

A hidrogén az univerzum építőköve, az első elem a periódusos rendszerben, és a jövő energiaellátásának egyik kulcsfontosságú szereplője lehet. Kémiai egyszerűsége mögött hatalmas jelentőség húzódik meg – a csillagok működésétől kezdve az ipari folyamatokon át egészen a megújuló energia stratégiákig.

A hidrogén tehát nemcsak a legegyszerűbb elem, hanem az egyik legsokoldalúbb is – kémiailag, fizikailag, technológiailag és környezetileg is rendkívül jelentős.

Fordítások

Származékok

További információk

A lap eredeti címe: „https://hu.wiktionary.org/w/index.php?title=hidrogén&oldid=3516741”