Home » ശാസ്ത്രപരിപാടികൾ » ആവർത്തനപ്പട്ടിക 150 വർഷം » ഹൈഡ്രജന്‍ തൊട്ടു തുടങ്ങാം – ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം

ഹൈഡ്രജന്‍ തൊട്ടു തുടങ്ങാം – ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം

About the author

മുന്‍ രസതന്ത്രഅധ്യാപകന്‍, കാലിക്കറ്റ് സര്‍വകലാശാല

ലൂക്ക – ആവര്‍ത്തനപ്പട്ടികയുടെ 150ാംവാര്‍ഷികത്തിന്റെ ഭാഗമായുള്ള ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം (One day One Element) പംക്തി ആരംഭിക്കുകയാണ്.  ഇന്ന് ഹൈഡ്രജനെ പരിചയപ്പെടാം.

രു ഇലക്ട്രോണും ഒരുപ്രോട്ടോണും മാത്രമുള്ള ഏറ്റവും ചെറിയ മൂലകമാണ് ആവര്‍ത്തനപ്പട്ടികയില്‍ ഒന്നാം സ്ഥാനത്തിരിക്കുന്ന ഹൈഡ്രജന്‍. സവിശേഷമായ തനിമകൾ ഉള്ള ഒന്നാണീ കുഞ്ഞന്‍. ഏറ്റവും ചെറുതെങ്കിലും ഈ പ്രപഞ്ചത്തില്‍ ഏറ്റവും കൂടുതലുള്ള മൂലകമാണ് ഇത്, പ്രപഞ്ചോല്‍പത്തി മുതല്‍ തന്നെ.  പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ആകെ മാസ്സിന്റെ 75% വരുമിത്‌. ഏറ്റവും ഭാരം കുറഞ്ഞ മൂലകവും ഇതുതന്നെയാണ്. (സാന്ദ്രത 0.00008988 g/cm3, വെള്ളത്തിന്റേത് 1 ആണെന്ന് ഓര്‍ക്കുക).ഇതുകൊണ്ട് കണക്കാക്കാമല്ലോ ഹൈഡ്രജന്റെ അളവ് എത്രമാത്രം ഭീമമാണന്ന്.

നമ്മുടെ ഭൗമോപരിതലത്തില്‍ ഹൈഡ്രജന്‍ വാതകം സ്വതന്ത്രാവസ്ഥയില്‍ ഇല്ലതന്നെ. എന്നാല്‍ ഭൂമിയിലെ ജീവജാലങ്ങളുടെയെല്ലാം നിലനില്‍പ്പിനു ആധാരമായിരിക്കുന്ന എല്ലാ വസ്തുക്കളിലും തന്നെ ഹൈഡ്രജനുണ്ടെന്ന് പറയാം. വെള്ളമില്ലാതെ ഇവിടെ ഒരുതരത്തിലുള്ള ജീവനും  സാദ്ധ്യമല്ല എന്നറിയാമല്ലോ? വെള്ളമെന്ന വസ്തുവിന്റെ തന്മാത്ര ഉണ്ടായിരിക്കുന്നത് രണ്ടു ഹൈഡ്രജനും ഒരു ഓക്സിജനും ചേര്‍ന്നാണ്. ജൈവകോശങ്ങളെല്ലാം നിര്‍മ്മിച്ചിരിക്കുന്നതും ഹൈഡ്രജന്‍ ചേര്‍ന്ന തന്മാത്രകളാലാണ്. മാത്രമല്ല, ജീവികളുടെയെല്ലാം ജനിതക വസ്തുവായ ഡി.എന്‍.എ.യുടെ ഘടനാ സ്ഥിരതയ്ക്കും പ്രവര്‍ത്തനശേഷിക്കും ഹൈഡ്രജന്റെ പ്രത്യക രാസബന്ധ ശേഷിയായ ‘ഹൈഡ്രജന്‍ ബന്ധനം'(Hydrogen bond) ആവശ്യമാണ്. മനുഷ്യശരീരത്തില്‍ ഓക്സിജനും കാര്‍ബണും കഴിഞ്ഞാല്‍ ഏറ്റവും കൂടുതലുള്ള മൂലകം ഹൈഡ്രജന്‍ ആണ്. ആകെ ശരീര ഭാരത്തിന്റെ പത്ത് ശതമാനത്തോളം  വരും ഹൈഡ്രജന്‍.

കോടിക്കണക്കായ നക്ഷത്രങ്ങളെ പ്രകാശോജ്വലമാക്കുന്നത് ഹൈഡ്രജന്‍ ആണ്. നക്ഷത്രങ്ങളിലും നെബുലകളിലും എല്ലാം ഹൈഡ്രജന്‍ ആണ് കൂടുതലുള്ള വസ്തു. ഹൈഡ്രജന്‍- ഹൈഡ്രജന്‍ സംലയനം ( nuclear fusion reaction)നടക്കുമ്പോള്‍ ഉണ്ടാകുന്ന അതിഭീമമായ ഊര്‍ജമാണ് നഷത്രങ്ങളെ ജ്വലിപ്പിക്കുന്നത്‌. കോടാനുകോടി വര്‍ഷങ്ങളായി, അതായത് പ്രപഞ്ചം രൂപപ്പെടുന്നതു മുതല്‍ ഈ ജ്വലനം നടന്നുകൊണ്ടേയിരിക്കുന്നു. എന്നിട്ടും ഇപ്പോഴും 75%ഉം ഹൈഡ്രജന്‍ തന്നെ.

ആകാശഗംഗയും നക്ഷത്രങ്ങളുംആകാശഗംഗയുടെ കേന്ദ്രഭാഗം. ഹബ്ബിൾ ബഹിരാകാശ ദൂരദർശിനി, സ്പിറ്റ്സർ ബഹിരാകാശ ദൂരദർശിനി, ചന്ദ്ര എക്സ്-റേ ദൂരദർശിനി എന്നിവയെടുത്ത ചിത്രങ്ങൾ സംയോജിപ്പിച്ച് തയ്യാറാക്കിയത്. കടപ്പാട് : വിക്കിപീഡിയ

ഭൂവല്‍ക്കത്തില്‍ വളരെ കൂടുതലുള്ള ഒന്നാണങ്കിലും സ്വതന്ത്രാവസ്ഥയിലുള്ള ഹൈഡ്രജന്‍ അന്തരീക്ഷത്തില്‍ വളരെ കുറഞ്ഞ അംശത്തിലെ  കാണപ്പെടുന്നുള്ളൂ. സാന്ദ്രത വായുവിനേക്കാള്‍ വളരെ വളരെ കുറവായതിനാലും (വായുവിനു ഹൈഡ്രജനേക്കാള്‍ 14.5 ഇരട്ടിസാന്ദ്രതയുണ്ട്.), വളരെ ചെറിയ ആറ്റം ആയതിനാലും  ഭൂമിയുടെ ആകര്‍ഷണ ശക്തിക്ക് പിടികൊടുക്കാതെ ഇത് അന്തരീക്ഷത്തില്‍നിന്നും രക്ഷപെടുന്നു. തന്നെയുമല്ല പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനശേഷി കൂടുതലുള്ളതിനാല്‍ മറ്റു മൂലകങ്ങളുമായി  ചേര്‍ന്നുള്ള സംയുക്തങ്ങളുടെ രൂപത്തിൽ -വെള്ളം, ജൈവ പദാര്‍ത്ഥങ്ങള്‍, കല്‍ക്കരി, പെട്രോളിയം തുടങ്ങിയവ – ആണ് ഉള്ളത്. വ്യാഴം,ശനി പോലുള്ള ഭീമഗ്രഹങ്ങളിലെയും, സൗരയൂഥത്തിന് പുറത്തുള്ള ഗ്രഹങ്ങളിലെയും മുഖ്യ പദാര്‍ഥം ഹൈഡ്രജനാണ്.ഇവയുടെ ഉള്‍കാമ്പിലെ ഭീമമായ മര്‍ദ്ദത്തില്‍ ഹൈഡ്രജന്‍ തന്മാത്രകള്‍ ഖരാവസ്ഥയില്‍ എത്തുന്നു എന്ന് മനസ്സിലാക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. ഇതിനെ ലോഹ ഹൈഡ്രജന്‍ എന്നാണ് പറയുന്നത്. ഇതു വിദ്യുത്ചാലകത്തിന്റെയും , അതിചാലകതയുടെയും ഗുണങ്ങള്‍ കാണിക്കുന്നതായി മനസ്സിലാക്കിയിട്ടുണ്ട്. 1935 ല്‍ യൂജീന്‍ വിഗ്നെര്‍,ഹില്ലാര്‍ഡ വെല്‍ (Eugene Wigner & Hillard Bell Huntington) എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ ആണ് ലോഹ ഹൈഡ്രജന്റെ അതിചാലകാവസ്ഥയെക്കുറിച്ചുള്ള നിഗമനം അവതരിപ്പിച്ചത്  3600000 പി.എസ്.ഐ. (Pounds per square inch) മര്‍ദ്ദത്തില്‍ (അന്തരീക്ഷ മര്‍ദ്ദത്തിന്റെ  250000 ഇരട്ടി) 14 ഡിഗ്രി കെല്‍വിന്‍ വരെ ശീതീകരിച്ച ഖരാവസ്ഥയിലുള്ള ഹൈഡ്രജന്റെ സാന്ദ്രത 1.08g/cm³ എന്നും ലോഹാവസ്ഥയിലാകുമ്പോള്‍ അത്   1.3g/cm³ എന്നും കണക്കാക്കിയിരിക്കുന്നു.

1973-ല്‍ റഷ്യന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ 2.8ദശലക്ഷം ബാര്‍ മര്‍ദ്ദത്തില്‍ (1 ബാര്‍ =14.5308പി.എസ്.ഐ.) ലോഹഹൈഡ്രജന്‍ നിര്‍മ്മിച്ചതായി അവകാശപ്പെടുന്നു. അതുപോലെ 2017ല്‍ ഹാർവാഡ് ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ ആയ ഐസക് എഫ്  ലവേര, രംഗാ ഡയസ് (Isaac F. Silvera &Ranga Dias) എന്നിവരും ലോഹഹൈഡ്രജന്‍ നിര്‍മ്മിച്ചതിനെക്കുറിച്ച് ശാസ്ത്രലേഖനം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്.

ഭാരം തീരെ ഇല്ലാത്ത വാതകമായതിനാല്‍ ബലൂണില്‍ നിറച്ച് ആകാശ യാത്രക്കായി ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു. പക്ഷെ വളരെ ശക്തമായ ജ്വലനശേഷി ഉള്ളതിനാല്‍ പെട്ടെന്ന് പൊട്ടിത്തെറിച്ചു അപകടം ഉണ്ടാക്കും.1937-ല്‍ ജര്‍മനിയില്‍ ഹൈടെന്‍ ബര്‍ഗ് എന്ന ആഡംബര ആകാശ നൌക പൊട്ടിത്തെറിച്ച അപകടത്തിനു ശേഷം ഹൈഡ്രജന്‍നിറച്ച ആകാശനൌകകള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത് അവസാനിപ്പിച്ചു.

 

ഭാരത്തിന്‍റെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ പ്രപഞ്ചത്തില്‍ ഹൈഡ്രജന്റെ വൈപുല്ല്യം copyrighted image : webelements.com

1776-ല്‍ ഹെന്‍റി കാവന്‍ഡിഷ്‌ എന്ന ബ്രിട്ടീഷ്‌ ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ ആണ് ഹൈഡ്രജന്‍ ഒരു പ്രത്യേക വസ്തു ആണെന്ന് കണ്ടെത്തിയത്. പക്ഷെ 1500-മാണ്ടില്‍ തന്നെ  ആല്‍കെമിസ്റ്റ് പാരാസെലസ് ഇരുമ്പ് സള്‍ഫുരിക് അമ്ലവുമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുമ്പോള്‍ ഒരു വാതകം പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതായി പ്രസ്താവിച്ചിരുന്നു. 1671-ല്‍ റോബര്‍ട്ട്‌ ബോയിലും ഇതേ കണ്ടെത്തല്‍ നടത്തിയിരുന്നു. പക്ഷെ ഇങ്ങിനയുണ്ടാകുന്ന വാതകം ഒരു പുതിയ വസ്തുവാണ് എന്ന നിഗമനം നടത്തിയത് കാവൻഡിഷ് ആണ്. ഹൈഡ്രജന്‍ എന്ന പേര് നല്‍കിയത് ആന്തോണി ലാവോസിയേ എന്ന ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞനും.  വെള്ളത്തെ ജനിപ്പിക്കുന്നത് എന്ന അര്‍ഥം വരുന്ന രണ്ടു ഗ്രീക്ക് പദങ്ങള്‍(hydrose+ gennes) ചേര്‍ത്താണ് ഈ പേരു ര്രൂപപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നത്. ഇദ്ദേഹം ഇതിന്റെ ജ്വലനസ്വഭാവം പഠിക്കുകയും ഓക്സിജനുമായി ചേരുമ്പോള്‍ വെള്ളം ഉണ്ടാകുന്നു എന്നു കണ്ടെത്തുകയും ചെയ്തു. ഓക്സിജനുമായി ചേര്‍ന്ന് ഹൈഡ്രോസ്= വെള്ളം + ജെന്നസ് = ജനിപ്പിക്കുന്നത് എന്നതാണ് ഹൈഡ്രജന്‍ എന്ന വാക്കിന്‍റെ അര്‍ഥം.

ആവര്‍ത്തനപട്ടികയിലെ സ്ഥാനം

ഹൈഡ്രജന്‍ മൂലകത്തിന്‍റെചിഹ്നം H ആണ്. ആറ്റോമിക നമ്പര്‍ 1 ഉം, ആറ്റോമിക ഭാരം 1.008 ഉം ആയി ആവര്‍ത്തനപട്ടികയിൽ ഒന്നാം സ്ഥാനത്ത് ഉള്‍പ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. മെന്‍ഡെലീഫിന്‍റെ ആവര്‍ത്തന പട്ടികയിലെ മൂലകങ്ങളുടെ ക്രമീകരണരീതിയിലും, ആധുനിക ആവര്‍ത്തന പട്ടികയിലും  ഹൈഡ്രജന്‍ ഒന്നാം ഗ്രൂപ്പിലും ഒന്നാമത്തെ പീരിയഡിലും സ്ഥാനം 1 ൽ തന്നെ. ഇന്‍റര്‍നാഷണല്‍ യൂണിയന്‍ ഓഫ് പ്യുര്‍ ആന്‍ഡ്‌ അപ്പ്ളൈഡ് കെമിസ്ട്രി (IUPAC) 1985 ല്‍ അംഗീകരിച്ചിരിക്കുന്ന ആധുനിക ആവര്‍ത്തനപട്ടികയില്‍ മൂലകങ്ങളെ ക്രോഡീകരിച്ചിരിക്കുന്നത് ഓരോ മൂലകത്തിന്‍റെയും ഇലക്ട്രോണ്‍ വിന്യാസത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിലാണല്ലോ? ഹൈഡ്രജന്‍റെ ഇലക്ട്രോണ്‍ ഘടന ns¹ ആണ്. ഇത് ആല്‍ക്കലി ലോഹങ്ങളുടെ ഇലക്ട്രോണ്‍ ഘടനക്ക്  സമാനമാണ്. അതായത് പുറത്തേ ഷെല്ലില്‍ 1 ഇലക്ട്രോണ്‍ എന്ന ക്രമം. ഇതിനു  ഒരു ഇലക്ട്രോണ്‍ സ്വീകരിച്ചു ഹൈഡ്രൈഡ്അയോണ്‍(H¯) ആകാന്‍ കഴിയും. ഇങ്ങിനെ ഇലക്ട്രോണ്‍ സ്വീകരിക്കാന്‍ കഴിയുന്ന ഗുണം ഹലോജെന്‍ കുടുംബത്തിനു സമാനമാണ്. അതുപോലെ ഒരു ഇലക്ട്രോൺ കൊടുത്ത് ആല്‍ക്കലിലോഹത്തിനു സമാനമായ രീതിയില്‍ (H+ ) ധന ചാര്‍ജുള്ള അയോണ്‍ ആകാനും ഹൈഡ്രജനു കഴിയും. (H+)അയോണ്‍ അമ്ല-ക്ഷാര പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനത്തിന്റെ പ്രധാന കണികയും ആണ്. ഇങ്ങനെ ദ്വിമാന സ്വഭാവം കാണിക്കുന്ന ഈ മൂലകം സാധാരണ താപ-മര്‍ദ്ദ നിലകളില്‍ നിറമോ മണമോ രുചിയോ ഇല്ലാത്ത, അതിജ്വലന സ്വഭാവമുള്ള അലോഹ വാതകമാണ്. രണ്ടു ആറ്റങ്ങള്‍ സഹരാസബന്ധത്താല്‍ (covalent bond) ചേര്‍ന്നുള്ള തന്മാത്ര (H2)ആയാണ് ഹൈഡ്രജന്‍സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്. ഷ്രോഡിങ്ങർ  തത്വത്തിന്റെ നിര്‍ധാരണം സാധ്യമാകുന്ന ഒരേ ഒരു സ്വാഭാവിക ആറ്റവും ഹൈഡ്രജന്‍ ആണ്. ഇതിന്റെ ഊര്‍ജാവസ്ഥയും രാസബന്ധ നിര്‍ധാരണവും എല്ലാം ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് എന്ന വിജ്ഞാനശാഖയുടെ വികാസത്തില്‍ അതിപ്രധാന പങ്കു വഹിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഹൈഡ്രജന്‍ ഒറ്റ ഇലക്ട്രോണ്‍ മാത്രമുള്ള മൂലകമായതിനാല്‍ മറ്റു അലോഹമൂലകങ്ങളുമായും ലോഹങ്ങളുമായും പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിച്ചു രാസസംയുക്തങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകുന്നു. ആല്‍ക്കലിലോഹങ്ങളുടേതിനു സമാനമായി ഓക്സിജന്‍, ഹാലജന്‍, സള്‍ഫര്‍ എന്നിവയുമായി ചേര്‍ന്ന് ഓക്സൈഡ്, ഹാലൈഡ്, സള്‍ഫൈഡ് മുതലായ സംയുക്തങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകുന്നു. അയോണീകരണ ഊര്‍ജം കൂടുതലായതിനാല്‍ ഹാലജെനോടാണ് കൂടുതല്‍ സാമ്യം. എങ്കിലും ഹൈഡ്രജന്‍ ഇവയില്‍ നിന്നെല്ലാം വ്യതിരിക്തമാണ് താനും. ഇലക്ട്രോണ്‍ നഷ്ടപ്പെടുമ്പോള്‍ ഹൈഡ്രജന്‍ അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെ വ്യാസം വളരെ കുറയുന്നു.(1.5×10¯³പൈക്കൊ മീറ്റര്‍). ഇത് സാധാരണ ലോഹങ്ങളുടേതില്‍ നിന്നും വളരെ കുറവാണ്. ഇങ്ങനെയുള്ള അതുല്യ ഗുണങ്ങള്‍ ഉള്ളതിനാലാണ് ഈ മൂലകത്തിന് ആവര്‍ത്തന പട്ടികയില്‍ പ്രത്യേക സ്ഥാനം നല്‍കിയത്.

ഹൈഡ്രജന്‍ ആറ്റം – ഒരു ക്വാണ്ടം ചിത്രീകരണം. | copyrighted image : geek.com

രാസബന്ധങ്ങള്‍

ഹൈഡ്രജന്‍ ലോഹങ്ങളും അലോഹങ്ങളുമായി ചേര്‍ന്ന് വിവിധ സംയുക്തങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകുന്നു. കാര്‍ബണുമായി ചേര്‍ന്ന് ഓര്‍ഗാനിക സംയുക്തങ്ങള്‍, (ഉദാ: ഹൈഡ്രോകാര്‍ബണുകള്‍, പെട്രോളിയം), ജീവജാലങ്ങള്‍ക്ക് നിലനില്‍പ്പിനാധാരമായ കാര്‍ബോഹൈഡ്രേറ്റ്, കൊഴുപ്പ്, പ്രോട്ടീനുകള്‍,വിറ്റാമിനുകള്‍ – അങ്ങനെ അനന്തമായി നീളുന്ന സംയുക്തങ്ങള്‍. രണ്ടു ഹൈഡ്രജനും ഒരു ഒക്സിജനുമായി യോജിച്ചുണ്ടാകുന്ന വെള്ളം ഭൂമിയുടെ ഏറ്റവും വലിയ അനുഗ്രഹമാണ്.ഒരു ഇലക്ട്രോണ്‍ മാത്രമുള്ളതിനാല്‍ രണ്ടുവിധത്തിലുള്ള രാസബന്ധവും ഹൈഡ്രജന്  സാധ്യമാകുന്നു. ലോഹങ്ങളുമായി ചേര്‍ന്നുണ്ടാകുന്ന സംയുക്തങ്ങളില്‍ അവയുടെ ഒരു ഇലക്ട്രോണുമായി സഹരാസബന്ധം സ്ഥാപിക്കുന്നു. അങ്ങനെ ഒരു രണ്ടു ഇലക്ട്രോണ്‍ ഓര്‍ബിറ്റ് രൂപം കൊള്ളുന്നു. വെള്ളം, ഹൈഡ്രജന്‍സള്‍ഫൈഡ്, അമോണിയ മുതലായവയിലും ഓര്‍ഗാനിക സംയുക്ത്ങ്ങളിലും ഈ രാസബന്ധനമാണുള്ളത്. രണ്ടാമതായി ഒരു ഇലക്ട്രോണ്‍ സ്വീകരിച്ച് (H¯) ആയിട്ടുള്ള അയോണിക രാസബന്ധവും സാധ്യമാകുന്നു. ഉദാ: ലോഹ ഹൈഡ്രൈഡ്, കാത്സിയം ഹൈഡ്രൈഡ്. വെള്ളവുമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിച്ചുണ്ടാകുന്ന ഹൈഡ്രജന്‍ അതിശുദ്ധമാണ്.

ഹൈഡ്രജന്‍ ആറ്റവും തന്മാത്രയും -രേഖാചിത്രം

കൂടാതെ ഹൈഡ്രജന്‍ രാസബന്ധമെന്ന ഒരു പ്രത്യേക രാസബന്ധഗുണം കൂടി ഉണ്ട്. ഒക്സിജന്‍, നൈട്രജന്‍,സള്‍ഫര്‍ മുതലായ മൂലകങ്ങള്‍ ഉള്ള തന്മാത്രകളിലെ ഹൈഡ്രജന്‍ ഇവയുമായി ചേര്‍ന്നുള്ള ഒരുതരം രാസബന്ധം ആണിത്. ജീവികളിലും, പ്രകൃതിയിലും ഉള്ള ഭീമ തന്മാത്രകളുടെ രൂപഘടനയില്‍ ഇതിനു വലിയ പ്രാധാന്യം ഉണ്ട്.( ഉദാ: ഡി.എന്‍.എ.)

ഐസോടോപ്പുകള്‍:

സാധാരണ ഹൈഡ്രജന്  പോര്‍ഷ്യം എന്നും പേരുണ്ട് .  ഹൈഡ്രജന് രണ്ടു ഐസോടോപ്പ്കള്‍ ഉണ്ട്. ഇവക്കു പ്രത്യക പേരും ചിഹ്നവും  ഹൈഡ്രജന്റെ മാത്രം പ്രത്യേകതയാണ്. 2H (D)ഡ്യുട്ടേറിയം, 3H (T) ട്രീറ്റിയം ഇവയാണവ. ആദ്യത്തേതിനെ  ഹെവി ഹൈഡ്രജന്‍ എന്നും പറയും. ഡ്യൂട്ടേറിയത്തിന്  ഒരു ന്യൂട്രോണും ട്രീഷ്യത്തിന് രണ്ടു ന്യൂട്രോണും  അണുകേന്ദ്രത്തില്‍ ഉണ്ട്. ഇവയുടെ ആറ്റോമിക ഭാരം യഥാക്രമം 2.014102 amuഉം  , 3.016 amuഉം ആണ്. ടിറ്റിയം റേഡിയോ ആക്ടീവത ഉള്ളതാണ്. ഡ്യു ട്ടേറിയവുമായി ഓക്സിജന്‍ ചേര്‍ന്നുണ്ടാകുന്ന ഹെവി വാട്ടര്‍ ന്യൂക്ലിയാര്‍ റിയാക്ടറില്‍ ശീതകാരിയായും, ന്യൂക്ലിയര്‍ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം നിയന്ത്രിക്കാനുമായും ഉപയോഗിക്കുന്നു. പ്രകൃതിദത്തമായ വെള്ളത്തിന്റെ 0.015% വരുമിത്. ഇതിന്‍റെ സാന്ദ്രത, തിളനില, ഉരുകല്‍നില മുതലായ ഭൌതിക ഗുണങ്ങള്‍  സാധാരണ ജലത്തേക്കാള്‍ കൂടുതലായിരിക്കും.

 

ഹൈഡ്രജന്‍ ഐസോടോപ്പുകളുടെ രേഖാചിത്രം

വ്യാവസായികപ്രാധാന്യം

വളരെ വ്യാവസായിക പ്രാധാന്യം ഉള്ള ഒന്നാണ് ഹൈഡ്രജൻ . ഇപ്പോള്‍ ഏറ്റവും കൂടുതല്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത് അമോണിയ നിര്‍മാണത്തിനാണ് (ഹേബര്‍ പ്രക്രിയ). ഹൈഡ്രോജനേഷന്‍ പ്രക്രിയ (സസ്യ എണ്ണകളുടെയുംമറ്റും), പെട്രോളിയം വിഘടനം എന്നിങ്ങനെയുള്ള  വ്യവസായത്തിനും ഹൈഡ്രജന്‍ ആവശ്യമാണ്‌. ഏറ്റവും മുഖ്യമായത് ഊര്‍ജ്ജ രംഗത്താണ്.

ഹൈഡ്രജന്‍ ഊര്‍ജ്ജം

മാലിന്യമുക്ത ഊര്‍ജത്തിന്റെ കലവറയാണ് ഹൈഡ്രജന്‍. ഭാവിയിലെ ഊര്‍ജത്തിന്റെ മുഖ്യ ഉറവിടവും. 1 കിലോഗ്രാം ഹൈഡ്രജന്‍ 2.8 കിലോഗ്രാം പെട്രോളിന് തുല്യമായ ഊര്‍ജം നല്‍കുമെന്ന് കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.എളുപ്പത്തില്‍ ഉപയോഗിക്കാവുന്ന രീതിയില്‍ നിര്‍മ്മിക്കുവാനും,സൂക്ഷിക്കുവാനും, വഹിച്ചുകൊണ്ടുപോകുവാനും സാധ്യതയുള്ള വസ്തുവാണ് ഹൈഡ്രജൻ. വിവിധ രീതിയില്‍ സൂക്ഷിക്കുവാനാകും എന്നതാണ് ഏറ്റവും പ്രാധാന സൗകര്യം. ഭൂമിക്കടിയില്‍, ദ്രവീകരിച്ചു ടാങ്കുകളില്‍, കൂടാതെ ചൂടാക്കി എടുക്കാവുന്ന രീതിയില്‍ രാസസംയുക്തങ്ങളായ് (ഉദാ: അലോഹ ഹൈഡ്രൈഡ്) എന്നിങ്ങനെ വിവിധ മാര്‍ഗങ്ങളില്‍ അത് സൂക്ഷിക്കാം.. വളരെയധികം ഊര്‍ജ്ജ  കാര്യക്ഷമതയുളള ഒന്നാണ് ഈ വാതകം. ഒരു കിലോഗ്രാം ഹൈഡ്രജന്‍ 2.8 കിലോഗ്രാം പെട്രോളിയത്തിനു തുല്യമാണെന്ന് കണക്കാക്കിയിരിക്കുന്നു. തന്നെയുമല്ല ഈ ഇന്ധനം പുനരുല്‍പാദന ശേഷിയുള്ളതുമാണ്, ഹരിതഗൃഹ വാതകങ്ങളൊന്നും പുറത്തു വിടുകയില്ല. അതായത് മലിനീകരണ മുക്ത ഊര്‍ജ്ജദായകം. ബഹിരാകാശ വാഹനങ്ങളിലും റോക്കറ്റുകളിലും ദ്രവീകരിച്ച ഹൈഡ്രജന്‍ ഇന്ധനമായി ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്.

  • ഹൈഡ്രജന്‍ ഉപയോഗിച്ചുള്ള ഇന്ധനസെല്ലുകള്‍ രാസഊര്‍ജത്തെ നേരിട്ട് വൈദ്യുതി ആക്കി മാറ്റുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയുടെ ഉപഉത്പന്നങ്ങള്‍ ശുദ്ധജലവും ചൂടും മാത്രമാകുന്നു.അതിനാല്‍ ഇത് മലിനീകരണ മുക്തവും, മറ്റു മാര്‍ഗങ്ങളെക്കാള്‍ മൂന്നിരട്ടി കാര്യക്ഷമവുമാണ്. ഇപ്പോഴുള്ള പ്രധാന ബുദ്ധിമുട്ട് ഹൈഡ്രജന്‍ ഉത്പാദനത്തിന്റെ ഭാരിച്ച ചെലവാണ്. ഹൈഡ്രജന്‍ ഇന്ധനമായും വൈദ്യുതിയായും ഉപയോഗിക്കുവാനുള്ള പദ്ധതികള്‍ വികസിപ്പിച്ചെടുക്കുന്നതിനായി ഭാരതസര്‍ക്കാര്‍ 2006-ല്‍ നാഷണല്‍ ഹൈഡ്രജന്‍ എനര്‍ജി റോഡ്‌ മാപ്പ് (NHERM)  എന്ന പേരില്‍ ഒരു പദ്ധതി ദേശീയ ഹൈഡ്രജന്‍ എനര്‍ജി ബോര്‍ഡിന്റെ ആഭിമുഖ്യത്തില്‍ തുടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്.

ഹൈഡ്രജന്‍ ഉത്പാദനം:

copyrighted picture : enggbook

ഇന്നുള്ള മാര്‍ഗങ്ങള്‍ എല്ലാം തന്നെ വളരെയധികം ചെലവേറിയതാണ്.പ്രകൃതി വാതകം സ്റ്റീം റീഫോര്‍മിംഗ് എന്ന പ്രക്രിയയാണ്‌ പ്രധാനം. പക്ഷെ ഇത് വളരെയധികം മലിനീകരണം ഉണ്ടാക്കുന്നതാണ്. വെള്ളത്തിന്റെ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണം വഴിയുള്ളത് മലിനീകരണ മുക്തമാണ്, പക്ഷെ വന്‍ ചെലവ് വരുന്നതാണ്. സൂര്യ പ്രകാശം ഉപയോഗിച്ചുള്ള വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണം, ആല്‍ഗ, ബാക്ടീരിയ ഉപയോഗിച്ചുള്ള ബയോമാസ് ഗ്യാസിഫിക്കെഷന്‍ മുതലായ പ്രക്രിയകള്‍ വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു.

ഹൈഡ്രജന്‍ – സ്പെക്ട്രെല്‍ ലൈനുകള്‍ |കടപ്പാട് : wikipedia

 പ്രധാന വസ്തുതകള്‍  

ഗ്രൂപ്പ് 1 ഉരുകല്‍നില −259.16°C, −434.49°F, 13.99 K  
പീരിയഡ് 1 തിളനില −252.879°C, −423.182°F, 20.271 K  
ബ്ലോക്ക്  s സാന്ദ്രത (g/cm³) 0.000082  
അറ്റോമിക സംഖ്യ 1 ആറ്റോമിക ഭാരം 1.008   
അവസ്ഥ  20°C വാതകം ഐസോടോപ്പുകള്‍   1H, 2,3
ഇലെക്ട്രോണ്‍വിന്യാസം
1s¹

Referance:

  1. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. 4th ed. Suppl. New York: John Wiley & Sons, 1998.
  2. Lide, David R., ed. Handbook of Chemistry and Physics. 73rd ed. CRC Press, 1992-3, page 4-14.
  3. Parker, Sybil P., ed., McGraw Hill Encyclopedia of Chemistry. 1993.
  4. Sherwood, Martin, and Christine Sutton, eds., The PhysicalWorld. New York, Oxford University Press, 1991.
  5. Umland, Jean B. General Chemistry. St. Paul: West Publishing, 1993.
  6. Brady, James E., and John R. Holum. Fundamentals of Chemistry. New York: Wiley, 1988.
  7. Greenwood, N. N., and A. Earnshaw. Chemistry of the Elements. 2nd ed. Oxford: Butterworth-Heinneman Press, 1997.
LUCA Science Quiz

Check Also

പുതിയൊരു ലോകത്തെ കൈപ്പിടിയിലൊതുക്കിയവര്‍ക്ക് രസതന്ത്ര നൊബേൽ

ആധുനിക മനുഷ്യന്റെ നിത്യജീവിതത്തോട് തൊട്ടുനില്‍ക്കുന്നതാണ് ഈ വര്‍ഷത്തെ രസതന്ത്ര നോബല്‍. നമ്മുടെ കൈപ്പിടിയില്‍ ഒതുങ്ങിയിരിക്കുന്ന നൊബേൽ എന്നും  വേണമെങ്കില്‍ പറയാം.

Leave a Reply

%d bloggers like this: