Hidrogjeni bën pjesë në grupin e Parë të sistemit periodik. Sipas vetive, është I ngjashëm me elementet e grupit 17. Atomi I hidrogjenit përmban vetëm një proton në bërthamë dhe një elektron valence në orbitalen 1s. Meqenëse I mungon vetëm një elektron për të arritur konfiguracionin stabil të gazit inert (He), ngjashëm sikur elementet halogjene, hidrogjeni do të mund të klasifikohej në grupin e 17. Megjithatë, ai dallohet nga elementet halogjene sepse ka elektronegativitet më të ulët dhe afinitet ndaj elektronit shumë më të vogël. Për shkaqet që i përmendëm më lart, hidrogjeni mësohet si element i veçantë.

PËRHAPJA E HIDROGJENIT NË NATYRË

Hidrogjeni është elementi më i përhapur në gjithësi. Me hulumtime astronomike është vërtetuar se hidrogjeni përbën 75% të masës së gjithësisë. Në Tokë ka më pak hidrogjen të lirë, por ai gjendet në gazra vullkanikë ose në shtresat më të larta atmosferike në sasi shumë të vogla.
Hidrogjeni është mjaft i përhapur në formë komponimesh të tij. Përhapja e hidrogjenit në komponime më së miri mund të ilustrohet me faktin se hidrogjeni është përbërës i ujit, ndërsa 2/3 e sipëfaqes së Tokës janë të mbuluara me ujë. Përveç Ujit, ai është përbërës edhe i shumë komponimeve inorganike. Hidrogjeni po ashtu është përbërës i të gjitha komponimeve organike. Hidrogjeni është përbërës i domosdoshëm i të gjithë organizmave të gjallë dhe për këtë arsye (si edhe oksigjeni) paraqet parakusht të jetës në Tokë. Hidrogjeni në tokë gjendet edhe në përbërje të gazit tokësor, naftës, thëngjillit dhe shkëmbinjve të ndryshëm.

Izotopet e Hidrogjenit: Janë të njohura tri izotope të hidrogjenit:

  1. Hidrogjeni i rëndomtë (1/1 H), që përbën 99.985% të hidrogjenit të natyrë,
    Hidrogjeni në bërthamë nuk ka neutrone, por ka vetëm një proton.
  2. Deuteriumi (2/1 H ose 2/1 D), i cili përbën 0,015%
    Deuteriumi ka një proton dhe një neutron; dhe
  3. Triciumi (3/1 H ose 3/1 T), i cili gjendet vetëm në formë të gjurmëve.
    Triciumi ka një proton dhe dy neutrone. Prania e një neutroni më shumë se te deuteriumë është shkak i jostabilitetit të bërthamës së triciumit, i cili i nënshtrohet zbërthimit radioaktiv.

Deuteriumi përfitohet nga “uji i rëndë” (D2O). Uji i rëndë është komponim i deuteriumit dhe oksigjenit. Ka rëndësi të madhe për kiminë bërthamore. Përdoret si ngadalësues i neutroneve në reaktorët bërthamorë dhe për ftohjen e reaktorëve bërthamorë. Triciumi është radioaktiv me kohë gjysmëzbërthimi 12’262 vjet. Në natyrë është shumë i rrallë, krijohet në shtresat më të larta atmosferike nën ndikimin e rrezeve kozmike. Mund të përfitohet në mënyrë artificiale prej Deuteriumit në reaktorë bërthamorë:

2/1 H  +  2/1 H  ->  3/1 H + 1/1 H

Triciumi përdoret për mbushejn e bombave hidrogjenore.

VETITË FIZIKE DHE KIMIKE TË HIDROGJENIT

Hidrogjeni në kushte normale ekziston si molekulë dyatomëshe, H2. Hidrogjeni është gaz pa ngjyrë, pa erë dhe pa shije. Një litër hidrogjen në temperaturën 0°C dhe presion 101325Pa peshon 0,08987g. Në krahasim me ajrin, është 14,4 herë më i lehtë. Për shkak të masës dhe vëllimit shumë të vogël të molekulave të tij, me lehtësi përhapet gati nëpër të gjitha materialet. Me ftohje të hidrogjenit në -253°C, hidrogjeni kondensohet në lëng pa ngjyrë. Ndërsa në temperaturë -259°C shndërrohet në gjendje agregate të ngurtë me strukturë kristalore heksagonale.

Reaktiviteti i Hidrogjenit varet edhe nga gjendja e tij. Nëse është në gjendje molekulare, reagon vështirë apo nuk reagon fare. Por, nëse është në gjendje atomike (nascente), është shumë reaktiv. Në temperaturë të mjedisit, më lehtë reagon me fluorin dhe klorin, ndërsa me jometalet e tjera reagon në temperatura të larta.
Numrin më të madh të komponimeve, hidrogjeni e formon me Karbonin. Këto komponime zënë vend të veçantë në kiminë organike.

PËRFITIMI I HIDROGJENIT

Hidrogjeni në laborator më së shpeshti përfitohet me veprimin e acideve minerale në metale. Si shembull mund të merret reaksioni mes Zinkut (Zn) dhe Acidit Klorhidrik (HCl). Për përfitimin e hidrogjenit me veprimin e acidit klorhidrik në zink metalik, përdoret aparati i Kipit.

Zn  +  2 HCl  -> ZnCl2  + H2

Hidrogjeni i pastër në laborator mund të përfitohet edhe me elektrolizën e ujit. Gjatë këtij procesi, hidrogjeni lirohet në katodë, ndërsa oksigjeni në anodë. Kjo metodë mund të përdoret edhe për përfitimin industrial të hidrogjenit. Megjithatë, për shkak të kostos së lartë, kjo metodë përdoret më rrallë.
Përpos me elektrolizën e ujit, hidrogjeni mund të përfitohet edhe me elektrolizën e tretësirës së hidroksideve të metaleve alkaline ose nga tretësirat e holluara të acideve (H2SO4, HCl) si dhe nga tretësirat ujore të disa kripërave (NaCl, K2SO4).

Në kushte normale, hidrogjeni atomik (H) është shumë më reaktiv se hidrogjeni molekular.

C(s)  H2O(g)  CO(g)  +  H2(g)

H2(g)  +  CO(g)  +  H2O(g)  =  CO2(g)  +  2H2(g)

 

PËRDORIMI I HIDROGJENIT

Hidrogjeni ka përdorim të shumëfishtë. Përzierja e tij me helium shërben në meteorologji për mbushje aerostatesh. Në aparate speciale përdoret për të fituar temperatura të larta. Hidrogjeni përdoret edhe si mjet reduktues për përfitim të metaleve të rralla nga oksidet e tyre. Në industri të sapunëve përdoret për hidrogjenizimin (ngurtësimin) e vajërave. Po ashtu përdoret për hidrogjenizimin e thëngjillit në proceset e përfitimit të lëndëve të djegshme të lëngëta dhe benzinës sintetike. Sasi shumë të mëdha hidrogjeni përdoren në industrinë kimike për sintezë të amoniakut, acidit klorhidrik, metanolit, etj.
Si bartës i energjisë, ai mund të ketë vend të rëndësishëm në aspektin energjetik në perspektivë. Tash punohet në projektimin e vaiomotorëve, motorëve të veturave dhe autobusëve, të cilët shfrytëzojnë hidrogjenin si lëndë të djegshme. Fatkeqësisht, ideja për shfrytëzim të hidrogjenit si lëndë të djegshme nuk mund të realizohet lehtë, sepse hidrogjeni në natyrë nuk gjendet i lirë. do të thotë, ai duhet të prodhohet, për çka nevojitet energji e madhe. Në këtë drejtim janë duke u bërë përpjekje në përsosjen e prodhimit të hidrogjenit nga uji me ndihmë të energjisë diellore. Pajisjet solare, për këtë qëllim e shndërrojnë energjinë diellore në atë elektrike, me anë të cilës uji zhbëhet në hidrogjen dhe oksigjen. Pastaj hidrogjeni digjet me qëllim të prodhimit të rrymës elektrike.
Perspektiva e përdorimit të hidrogjenit si burim i ri i energjisë mbështetet në energjinë e cila lirohet gjatë djegies të tij. Për këtë arsye është më rëndësi përdorimi i hidrogjenit si karburant për anije kozmike.