हाइड्रोजन के भौतिक गुण. हाइड्रोजन के गुण और अनुप्रयोग. हाइड्रोजन के रासायनिक गुण: विशेषताएं और अनुप्रयोग क्या हाइड्रोजन पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है

हाइड्रोजन एक गैस है, यह वह है जो आवधिक प्रणाली में पहले स्थान पर है। प्रकृति में व्यापक इस तत्व का नाम, लैटिन से अनुवादित, का अर्थ है "पानी को जन्म देना।" तो हम हाइड्रोजन के कौन से भौतिक और रासायनिक गुणों को जानते हैं?

हाइड्रोजन: सामान्य जानकारी

सामान्य परिस्थितियों में, हाइड्रोजन का कोई स्वाद, कोई गंध, कोई रंग नहीं होता है।

चावल। 1. हाइड्रोजन का सूत्र.

चूँकि परमाणु में एक ऊर्जा इलेक्ट्रॉनिक स्तर होता है, जिसमें अधिकतम दो इलेक्ट्रॉन हो सकते हैं, स्थिर अवस्था के लिए, परमाणु या तो एक इलेक्ट्रॉन (ऑक्सीकरण अवस्था -1) स्वीकार कर सकता है या एक इलेक्ट्रॉन (ऑक्सीकरण अवस्था +1) दान कर सकता है, जो दर्शाता है स्थिर संयोजकता I इसीलिए हाइड्रोजन तत्व का प्रतीक न केवल क्षार धातुओं के साथ समूह IA (समूह I का मुख्य उपसमूह) में रखा गया है, बल्कि हैलोजन के साथ समूह VIIA (समूह VII का मुख्य उपसमूह) में भी रखा गया है। हैलोजन परमाणुओं में भी बाहरी स्तर को भरने के लिए एक इलेक्ट्रॉन की कमी होती है, और वे, हाइड्रोजन की तरह, अधातु हैं। हाइड्रोजन यौगिकों में एक सकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है जहां यह अधिक विद्युतीय गैर-धातु तत्वों के साथ जुड़ा होता है, और धातुओं के साथ यौगिकों में एक नकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है।

चावल। 2. आवर्त सारणी में हाइड्रोजन का स्थान।

हाइड्रोजन के तीन समस्थानिक हैं, जिनमें से प्रत्येक का अपना नाम है: प्रोटियम, ड्यूटेरियम, ट्रिटियम। पृथ्वी पर उत्तरार्द्ध की मात्रा नगण्य है।

हाइड्रोजन के रासायनिक गुण

एक साधारण पदार्थ H2 में, परमाणुओं के बीच का बंधन मजबूत होता है (बाध्यकारी ऊर्जा 436 kJ/mol है), इसलिए आणविक हाइड्रोजन की गतिविधि कम होती है। सामान्य परिस्थितियों में, यह केवल बहुत सक्रिय धातुओं के साथ संपर्क करता है, और एकमात्र गैर-धातु जिसके साथ हाइड्रोजन प्रतिक्रिया करता है वह फ्लोरीन है:

एफ 2 + एच 2 = 2एचएफ (हाइड्रोजन फ्लोराइड)

हाइड्रोजन अन्य सरल (धातु और अधातु) और जटिल (आक्साइड, अनिश्चित कार्बनिक यौगिक) पदार्थों के साथ या तो विकिरण और तापमान में वृद्धि, या उत्प्रेरक की उपस्थिति में प्रतिक्रिया करता है।

महत्वपूर्ण मात्रा में ऊष्मा निकलने के साथ हाइड्रोजन ऑक्सीजन में जलता है:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का मिश्रण (हाइड्रोजन की 2 मात्रा और ऑक्सीजन की 1 मात्रा) प्रज्वलित होने पर हिंसक रूप से फट जाता है और इसलिए इसे विस्फोटित गैस कहा जाता है। हाइड्रोजन के साथ काम करते समय सुरक्षा नियमों का पालन करना चाहिए।

चावल। 3. विस्फोटक गैस.

उत्प्रेरक की उपस्थिति में, गैस नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया कर सकती है:

3एच 2 + एन 2 = 2एनएच 3

- ऊंचे तापमान और दबाव पर इस प्रतिक्रिया से उद्योग में अमोनिया प्राप्त होता है।

उच्च तापमान पर, हाइड्रोजन सल्फर, सेलेनियम और टेल्यूरियम के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम है। और क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं के साथ बातचीत करते समय, हाइड्राइड बनते हैं: 4.3। कुल प्राप्त रेटिंग: 152.

परिभाषा

हाइड्रोजन- डी.आई. के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली का पहला तत्व। मेंडेलीव। प्रतीक N है.

परमाणु द्रव्यमान - 1 a.m.u. हाइड्रोजन अणु द्विपरमाणुक है - H2।

हाइड्रोजन परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s 1 है। हाइड्रोजन एस-तत्व परिवार से संबंधित है। अपने यौगिकों में यह ऑक्सीकरण अवस्था -1, 0, +1 प्रदर्शित करता है। प्राकृतिक हाइड्रोजन में दो स्थिर आइसोटोप होते हैं - प्रोटियम 1 एच (99.98%) और ड्यूटेरियम 2 एच (डी) (0.015%) - और ट्रिटियम 3 एच (टी) का एक रेडियोधर्मी आइसोटोप (ट्रेस मात्रा, आधा जीवन - 12.5 वर्ष)।

हाइड्रोजन के रासायनिक गुण

सामान्य परिस्थितियों में, आणविक हाइड्रोजन अपेक्षाकृत कम प्रतिक्रियाशीलता प्रदर्शित करता है, जिसे अणु में उच्च बंधन शक्ति द्वारा समझाया गया है। गर्म होने पर, यह मुख्य उपसमूहों (उत्कृष्ट गैसों, बी, सी, पी, अल को छोड़कर) के तत्वों द्वारा गठित लगभग सभी सरल पदार्थों के साथ संपर्क करता है। रासायनिक प्रतिक्रियाओं में, यह कम करने वाले एजेंट (अधिक बार) और ऑक्सीकरण एजेंट (कम अक्सर) दोनों के रूप में कार्य कर सकता है।

हाइड्रोजन प्रकट होता है कम करने वाले एजेंट गुण(H 2 0 -2e → 2H +) निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं में:

1. सरल पदार्थों - अधातुओं के साथ परस्पर क्रिया की प्रतिक्रियाएँ। हाइड्रोजन प्रतिक्रिया करता है हैलोजन के साथइसके अलावा, सामान्य परिस्थितियों में फ्लोरीन के साथ, अंधेरे में, विस्फोट के साथ, क्लोरीन के साथ - एक श्रृंखला तंत्र द्वारा रोशनी (या यूवी विकिरण) के तहत, केवल गर्म होने पर ब्रोमीन और आयोडीन के साथ बातचीत की प्रतिक्रिया; ऑक्सीजन(2:1 आयतन अनुपात में ऑक्सीजन और हाइड्रोजन के मिश्रण को "विस्फोटक गैस" कहा जाता है), स्लेटी, नाइट्रोजनऔर कार्बन:

एच 2 + हाल 2 = 2एचहाल;

2H 2 + O 2 = 2H 2 O + Q (t);

एच 2 + एस = एच 2 एस (टी = 150 - 300सी);

3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 (t = 500C, p, kat = Fe, Pt);

2एच 2 + सी ↔ सीएच 4 (टी, पी, कैट)।

2. जटिल पदार्थों के साथ परस्पर क्रिया की प्रतिक्रियाएँ। हाइड्रोजन प्रतिक्रिया करता है कम सक्रिय धातुओं के ऑक्साइड के साथ, और यह केवल उन धातुओं को कम करने में सक्षम है जो जिंक के दाईं ओर गतिविधि श्रृंखला में हैं:

CuO + H 2 = Cu + H 2 O (t);

Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O (t);

WO 3 + 3H 2 = W + 3H 2 O (t)।

हाइड्रोजन प्रतिक्रिया करता है गैर-धातु ऑक्साइड के साथ:

एच 2 + सीओ 2 ↔ सीओ + एच 2 ओ (टी);

2H 2 + CO ↔ CH 3 OH (t = 300C, p = 250 - 300 atm., kat = ZnO, Cr 2 O 3)।

हाइड्रोजन साइक्लोअल्केन्स, एल्केन्स, एरेन्स, एल्डिहाइड और कीटोन्स आदि वर्ग के कार्बनिक यौगिकों के साथ हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है। ये सभी प्रतिक्रियाएं हीटिंग के तहत, दबाव में की जाती हैं, प्लैटिनम या निकल का उपयोग उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है:

सीएच 2 = सीएच 2 + एच 2 ↔ सीएच 3 -सीएच 3;

सी 6 एच 6 + 3एच 2 ↔ सी 6 एच 12;

सी 3 एच 6 + एच 2 ↔ सी 3 एच 8;

सीएच 3 सीएचओ + एच 2 ↔ सीएच 3 -सीएच 2 -ओएच;

सीएच 3 -सीओ-सीएच 3 + एच 2 ↔ सीएच 3 -सीएच (ओएच) -सीएच 3।

हाइड्रोजन ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में(H 2 + 2e → 2H -) क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं के साथ प्रतिक्रिया में कार्य करता है। इस मामले में, हाइड्राइड बनते हैं - क्रिस्टलीय आयनिक यौगिक जिसमें हाइड्रोजन -1 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है।

2Na + H 2 ↔ 2NaH (t, p)।

सीए + एच 2 ↔ सीएएच 2 (टी, पी)।

हाइड्रोजन के भौतिक गुण

हाइड्रोजन एक हल्की रंगहीन, गंधहीन, घनत्व n.o पर गैस है। - 0.09 ग्राम/लीटर, हवा से 14.5 गुना हल्का, टी बेल = -252.8सी, टी पीएल = - 259.2सी। हाइड्रोजन पानी और कार्बनिक सॉल्वैंट्स में खराब घुलनशील है, यह कुछ धातुओं में अत्यधिक घुलनशील है: निकल, पैलेडियम, प्लैटिनम।

आधुनिक ब्रह्मांड रसायन विज्ञान के अनुसार, हाइड्रोजन ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है। बाह्य अंतरिक्ष में हाइड्रोजन के अस्तित्व का मुख्य रूप व्यक्तिगत परमाणु हैं। हाइड्रोजन पृथ्वी पर 9वां सबसे प्रचुर तत्व है। पृथ्वी पर हाइड्रोजन की मुख्य मात्रा एक बंधी हुई अवस्था में है - पानी, तेल, प्राकृतिक गैस, कोयला, आदि की संरचना में। एक साधारण पदार्थ के रूप में, हाइड्रोजन शायद ही कभी पाया जाता है - ज्वालामुखीय गैसों की संरचना में।

हाइड्रोजन प्राप्त करना

हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए प्रयोगशाला और औद्योगिक तरीके हैं। प्रयोगशाला विधियों में एसिड (1) के साथ धातुओं की परस्पर क्रिया, साथ ही क्षार (2) के जलीय घोल के साथ एल्यूमीनियम की परस्पर क्रिया शामिल है। हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए औद्योगिक तरीकों में, क्षार और लवण (3) के जलीय घोल का इलेक्ट्रोलिसिस और मीथेन (4) का रूपांतरण एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (1);

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na +3 H 2 (2);

2NaCl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH (3);

सीएच 4 + एच 2 ओ ↔ सीओ + एच 2 (4)।

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1

व्यायाम

जब 23.8 ग्राम धात्विक टिन ने हाइड्रोक्लोरिक एसिड की अधिकता के साथ परस्पर क्रिया की, तो 12.8 ग्राम धात्विक तांबा प्राप्त करने के लिए पर्याप्त मात्रा में हाइड्रोजन जारी हुआ। परिणामी यौगिक में टिन की ऑक्सीकरण अवस्था निर्धारित करें।

समाधान

टिन परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना (...5s 2 5p 2) के आधार पर, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि टिन की विशेषता दो ऑक्सीकरण अवस्थाएँ हैं - +2, +4। इसके आधार पर, हम संभावित प्रतिक्रियाओं के समीकरण बनाएंगे:

एसएन + 2एचसीएल = एच 2 + एसएनसीएल 2 (1);

एसएन + 4एचसीएल = 2एच 2 + एसएनसीएल 4 (2);

CuO + H 2 = Cu + H 2 O (3)।

तांबे के पदार्थ की मात्रा ज्ञात करें:

वी (सीयू) = एम (सीयू) / एम (सीयू) = 12.8 / 64 = 0.2 मोल।

समीकरण 3 के अनुसार हाइड्रोजन पदार्थ की मात्रा:

वी (एच 2) = वी (सीयू) = 0.2 मोल।

टिन के द्रव्यमान को जानकर, हम उसके पदार्थ की मात्रा ज्ञात करते हैं:

वी (एसएन) = एम (एसएन) / एम (एसएन) = 23.8 / 119 = 0.2 मोल।

आइए समीकरण 1 और 2 के अनुसार और समस्या की स्थिति के अनुसार टिन और हाइड्रोजन पदार्थों की मात्रा की तुलना करें:

वी 1 (एसएन): वी 1 (एच 2) = 1:1 (समीकरण 1);

वी 2 (एसएन): वी 2 (एच 2) = 1:2 (समीकरण 2);

वी(एसएन): वी(एच 2) = 0.2:0.2 = 1:1 (समस्या स्थिति)।

इसलिए, टिन समीकरण 1 के अनुसार हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है और टिन की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है।

उत्तर

टिन की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है।

उदाहरण 2

व्यायाम

14.6% हाइड्रोक्लोरिक एसिड (समाधान घनत्व 1.07 ग्राम/एमएल) के प्रति 18.7 मिलीलीटर में 2.0 ग्राम जस्ता की क्रिया से निकलने वाली गैस को 4.0 ग्राम कॉपर (II) ऑक्साइड पर गर्म करके पारित किया गया था। परिणामी ठोस मिश्रण का द्रव्यमान क्या है?

समाधान

जब जिंक हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो हाइड्रोजन निकलता है:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (1),

जो गर्म करने पर कॉपर (II) ऑक्साइड को कॉपर (2) में बदल देता है:

CuO + H 2 = Cu + H 2 O।

पहली प्रतिक्रिया में पदार्थों की मात्रा ज्ञात करें:

एम (पी-आरए एचसीएल) = 18.7. 1.07 = 20.0 ग्राम;

एम(एचसीएल) = 20.0. 0.146 = 2.92 ग्राम;

वी (एचसीएल) = 2.92 / 36.5 = 0.08 मोल;

v(Zn) = 2.0/65 = 0.031 मोल।

जिंक की कमी है, इसलिए जारी हाइड्रोजन की मात्रा है:

वी (एच 2) = वी (जेडएन) = 0.031 मोल।

दूसरी प्रतिक्रिया में, हाइड्रोजन की कमी है क्योंकि:

v (CuO) = 4.0/80 = 0.05 मोल।

प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, 0.031 mol CuO 0.031 mol Cu में बदल जाएगा, और द्रव्यमान हानि होगी:

एम (सीयूओ) - एम (सीयू) = 0.031 × 80 - 0.031 × 64 = 0.50 ग्राम।

हाइड्रोजन पारित करने के बाद CuO और Cu के ठोस मिश्रण का द्रव्यमान होगा:

4.0-0.5 = 3.5 ग्राम

उत्तर

CuO के साथ CuO के ठोस मिश्रण का द्रव्यमान 3.5 ग्राम है।

हाइड्रोजन एक साधारण पदार्थ H2 (डायहाइड्रोजन, डिप्रोटियम, हल्का हाइड्रोजन) है।

संक्षिप्त हाइड्रोजन का लक्षण वर्णन:

अधातु.
एक रंगहीन गैस जिसे द्रवित करना कठिन है।
पानी में खराब घुलनशील.
कार्बनिक सॉल्वैंट्स में बेहतर घुलनशील।
धातुओं द्वारा रासायनिक रूप से अवशोषित: लोहा, निकल, प्लैटिनम, पैलेडियम।
मजबूत कम करने वाला एजेंट।
गैर-धातुओं, धातुओं, धातु आक्साइड के साथ (उच्च तापमान पर) परस्पर क्रिया करता है।
H2 के तापीय अपघटन द्वारा प्राप्त परमाणु हाइड्रोजन H0 की अपचायक क्षमता सबसे अधिक होती है।
हाइड्रोजन आइसोटोप:
- 1 एच - प्रोटियम
- 2 एच - ड्यूटेरियम (डी)
- 3 एच - ट्रिटियम (टी)
सापेक्ष आणविक भार = 2.016
ठोस हाइड्रोजन का सापेक्ष घनत्व (t=-260°C) = 0.08667
तरल हाइड्रोजन का सापेक्ष घनत्व (t=-253°C) = 0.07108
अधिक दबाव (संख्या) = 0.08988 ग्राम/लीटर
गलनांक = -259.19°C
क्वथनांक = -252.87°C
हाइड्रोजन का आयतन घुलनशीलता गुणांक:
- (t=0°C) = 2.15;
- (t=20°C) = 1.82;
- (t=60°C) = 1.60;

1. हाइड्रोजन का थर्मल अपघटन(t=2000-3500°C):
एच 2 ↔ 2एच 0

2. हाइड्रोजन की परस्पर क्रिया गैर धातु:

H 2 +F 2 = 2HF (t=-250..+20°C)
एच 2 + सीएल 2 = 2 एचसीएल (जब जलाया जाए या कमरे के तापमान पर प्रकाश के संपर्क में लाया जाए):
- सीएल 2 = 2सीएल 0
- सीएल 0 + एच 2 = एचसीएल + एच 0
- एच 0 + सीएल 2 = एचसीएल + सीएल 0
एच 2 +बीआर 2 = 2एचबीआर (टी = 350-500 डिग्री सेल्सियस, प्लैटिनम उत्प्रेरक)
एच 2 + आई 2 = 2एचआई (टी = 350-500 डिग्री सेल्सियस, प्लैटिनम उत्प्रेरक)
एच 2 + ओ 2 = 2एच 2 ओ:
- एच 2 + ओ 2 = 2ओएच 0
- ओह 0 + एच 2 \u003d एच 2 ओ + एच 0
- एच 0 + ओ 2 = ओएच 0 + ओ 0
- ओ 0 + एच 2 = ओएच 0 + एच 0
H 2 +S = H 2 S (t=150..200°C)
3H 2 +N 2 = 2NH 3 (t = 500°C, लौह उत्प्रेरक)
2H 2 + C (कोक) = CH 4 (t = 600 ° C, प्लैटिनम उत्प्रेरक)
H 2 +2C (कोक) = C 2 H 2 (t=1500..2000°C)
एच 2 + 2सी (कोक) + एन 2 = 2एचसीएन (1800 डिग्री सेल्सियस से अधिक)

3. हाइड्रोजन की परस्पर क्रिया जटिल पदार्थ:

4H 2 + (Fe II Fe 2 III) O 4 = 3Fe + 4H 2 O (570 ° C से अधिक)
एच 2 + एजी 2 एसओ 4 = 2एजी + एच 2 एसओ 4 (टी 200 डिग्री सेल्सियस से अधिक)
4H 2 + 2Na 2 SO 4 = Na 2 S + 4H 2 O (t = 550-600 ° C, Fe 2 O 3 उत्प्रेरक)
3एच 2 + 2बीसीएल 3 = 2बी + 6एचसीएल (टी = 800-1200 डिग्री सेल्सियस)
एच 2 + 2ईयूसीएल 3 = 2ईयूसीएल 2 + 2एचसीएल (टी = 270 डिग्री सेल्सियस)
4H 2 +CO 2 = CH 4 + 2H 2 O (t = 200 ° C, CuO 2 उत्प्रेरक)
एच 2 + सीएसी 2 = सीए + सी 2 एच 2 (टी 2200 डिग्री सेल्सियस से अधिक)
एच 2 + बाह 2 = बा (एच 2) 2 (टी 0 डिग्री सेल्सियस तक, घोल)

4. हाइड्रोजन की भागीदारी रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं:

2H 0 (Zn, पतला HCl) + KNO 3 = KNO 2 + H 2 O
8H 0 (Al, सांद्र KOH) + KNO 3 = NH 3 + KOH + 2H 2 O
2H 0 (Zn, पतला HCl) + EuCl 3 = 2EuCl 2 + 2HCl
2H 0 (Al) + NaOH (सांद्र) + Ag 2 S = 2Ag ↓ + H 2 O + NaHS
2H 0 (Zn, मंद। H 2 SO 4) + C 2 N 2 = 2HCN

हाइड्रोजन यौगिक

डी 2 - डिड्यूटेरियम:

भारी हाइड्रोजन.
एक रंगहीन गैस जिसे द्रवित करना कठिन है।
डाइड्यूटेरियम प्राकृतिक हाइड्रोजन में 0.012-0.016% (द्रव्यमान द्वारा) निहित है।
डिडुथेरियम और प्रोटियम के गैस मिश्रण में, आइसोटोप विनिमय उच्च तापमान पर होता है।
साधारण और भारी पानी में खराब घुलनशील।
साधारण पानी में आइसोटोप का आदान-प्रदान नगण्य होता है।
रासायनिक गुण हल्के हाइड्रोजन के समान हैं, लेकिन डिड्यूथेरियम कम प्रतिक्रियाशील है।
सापेक्ष आणविक भार = 4.028
तरल डिड्यूटेरियम का सापेक्ष घनत्व (t=-253°C) = 0.17
गलनांक = -254.5°C
क्वथनांक = -249.49°C

टी 2 - डिट्रिटियम:

अतिभारी हाइड्रोजन.
रंगहीन रेडियोधर्मी गैस.
अर्ध-आयु 12.34 वर्ष है।
प्रकृति में, कॉस्मिक विकिरण से न्यूट्रॉन द्वारा 14 एन नाभिक की बमबारी के परिणामस्वरूप डिट्रिटियम का निर्माण होता है; प्राकृतिक जल में डिट्रिटियम के निशान पाए गए हैं।
परमाणु रिएक्टर में धीमी गति से न्यूट्रॉन के साथ लिथियम पर बमबारी करके डिट्रिटियम का उत्पादन किया जाता है।
सापेक्ष आणविक भार = 6.032
गलनांक = -252.52°C
क्वथनांक = -248.12°C

एचडी - ड्यूटेरियोहाइड्रोजन:

रंगहीन गैस.
पानी में नहीं घुलता.
रासायनिक गुण H2 के समान हैं।
सापेक्ष आणविक भार = 3.022
ठोस ड्यूटेरियोहाइड्रोजन का सापेक्ष घनत्व (t=-257°C) = 0.146
अधिक दबाव (संख्या) = 0.135 ग्राम/लीटर
गलनांक = -256.5°C
क्वथनांक = -251.02°C

हाइड्रोजन ऑक्साइड

एच 2 ओ - पानी:

रंगहीन तरल.
ऑक्सीजन की समस्थानिक संरचना के अनुसार, पानी में अशुद्धियों H2 18 O और H2 17 O के साथ H2 16 O होता है।
हाइड्रोजन की समस्थानिक संरचना के अनुसार, पानी में एचडीओ के मिश्रण के साथ 1 एच 2 ओ होता है।
तरल पानी प्रोटोलिसिस से गुजरता है (H 3 O + और OH -):
- H 3 O + (ऑक्सोनियम धनायन) जलीय घोल में सबसे मजबूत एसिड है;
- OH - (हाइड्रॉक्साइड आयन) जलीय घोल में सबसे मजबूत आधार है;
- जल सबसे कमजोर संयुग्मित प्रोटोलिथ है।
कई पदार्थों के साथ, पानी क्रिस्टलीय हाइड्रेट बनाता है।
जल एक रासायनिक रूप से सक्रिय पदार्थ है।
जल अकार्बनिक यौगिकों का एक सार्वभौमिक तरल विलायक है।
पानी का सापेक्ष आणविक भार = 18.02
ठोस जल (बर्फ) का सापेक्ष घनत्व (t=0°C) = 0.917
तरल जल का सापेक्ष घनत्व:
- (t=0°C) = 0.999841
- (t=20°C) = 0.998203
- (t=25°C) = 0.997044
- (t=50°C) = 0.97180
- (t=100°C) = 0.95835
घनत्व (एन.ओ.) = 0.8652 ग्राम/लीटर
गलनांक = 0°C
क्वथनांक = 100°C
पानी का आयनिक उत्पाद (25°C) = 1.008 10 -14

1. पानी का थर्मल अपघटन:
2H 2 O ↔ 2H 2 +O 2 (1000°C से ऊपर)

डी 2 ओ - ड्यूटेरियम ऑक्साइड:

खारा पानी।
रंगहीन हीड्रोस्कोपिक तरल.
श्यानता जल से अधिक होती है।
असीमित मात्रा में साधारण पानी के साथ मिश्रित।
समस्थानिक विनिमय अर्ध-भारी जल एचडीओ उत्पन्न करता है।
घुलने की शक्ति साधारण पानी की तुलना में कम होती है।
ड्यूटेरियम ऑक्साइड के रासायनिक गुण पानी के समान हैं, लेकिन सभी प्रतिक्रियाएं धीमी होती हैं।
प्राकृतिक जल में भारी जल मौजूद होता है (साधारण जल का द्रव्यमान अनुपात 1:5500)।
ड्यूटेरियम ऑक्साइड प्राकृतिक जल के बार-बार इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है, जिसमें इलेक्ट्रोलाइट अवशेषों में भारी पानी जमा हो जाता है।
भारी जल का सापेक्ष आणविक भार = 20.03
तरल भारी पानी का सापेक्ष घनत्व (t=11.6°C) = 1.1071
तरल भारी पानी का सापेक्ष घनत्व (t=25°C) = 1.1042
गलनांक = 3.813°C
क्वथनांक = 101.43°C

टी 2 ओ - ट्रिटियम ऑक्साइड:

अति भारी पानी.
रंगहीन तरल.
साधारण और भारी पानी की तुलना में चिपचिपाहट अधिक होती है और घुलने की शक्ति कम होती है।
असीमित मात्रा में सामान्य एवं भारी पानी के साथ मिल जाता है।
साधारण एवं भारी जल के साथ समस्थानिक आदान-प्रदान से एचटीओ, डीटीओ का निर्माण होता है।
अतिभारी पानी के रासायनिक गुण पानी के समान होते हैं, लेकिन सभी प्रतिक्रियाएं भारी पानी की तुलना में और भी धीमी गति से आगे बढ़ती हैं।
ट्रिटियम ऑक्साइड के अंश प्राकृतिक जल और वातावरण में पाए जाते हैं।
गर्म कॉपर ऑक्साइड CuO पर ट्रिटियम प्रवाहित करने से अतिभारी जल प्राप्त होता है।
अतिभारी जल का सापेक्ष आणविक भार = 22.03
पिघलने का तापमान = 4.5°C

हाइड्रोजन की खोज 18वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में भौतिकी और रसायन विज्ञान के क्षेत्र में अंग्रेजी वैज्ञानिक जी कैवेंडिश ने की थी। वह किसी पदार्थ को शुद्ध अवस्था में अलग करने में कामयाब रहे, उसका अध्ययन करना शुरू किया और उसके गुणों का वर्णन किया।

ऐसा है हाइड्रोजन की खोज का इतिहास। प्रयोगों के दौरान, शोधकर्ता ने निर्धारित किया कि यह एक दहनशील गैस है, जिसके हवा में जलने से पानी मिलता है। इससे पानी की गुणात्मक संरचना का निर्धारण हुआ।

हाइड्रोजन क्या है

हाइड्रोजन, एक साधारण पदार्थ के रूप में, पहली बार 1784 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ ए. लावोइसियर द्वारा घोषित किया गया था, क्योंकि उन्होंने निर्धारित किया था कि इसके अणु में एक ही प्रकार के परमाणु होते हैं।

लैटिन में रासायनिक तत्व का नाम हाइड्रोजनियम ("हाइड्रोजेनियम" पढ़ें) जैसा लगता है, जिसका अर्थ है "पानी को जन्म देना।" यह नाम उस दहन प्रतिक्रिया को संदर्भित करता है जिससे पानी उत्पन्न होता है।

हाइड्रोजन की विशेषता

हाइड्रोजन के पदनाम एन. मेंडेलीव ने इस रासायनिक तत्व को पहला क्रमांक दिया, इसे पहले समूह के मुख्य उपसमूह और पहली अवधि में और सशर्त रूप से सातवें समूह के मुख्य उपसमूह में रखा।

हाइड्रोजन का परमाणु भार (परमाणु द्रव्यमान) 1.00797 है। H 2 का आणविक भार 2 a है। ई. दाढ़ द्रव्यमान संख्यात्मक रूप से इसके बराबर है।

इसे एक विशेष नाम के साथ तीन आइसोटोप द्वारा दर्शाया गया है: सबसे आम प्रोटियम (एच), भारी ड्यूटेरियम (डी), और रेडियोधर्मी ट्रिटियम (टी)।

यह पहला तत्व है जिसे सरल तरीके से पूरी तरह से आइसोटोप में अलग किया जा सकता है। यह समस्थानिकों के उच्च द्रव्यमान अंतर पर आधारित है। यह प्रक्रिया पहली बार 1933 में शुरू की गई थी। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि केवल 1932 में 2 द्रव्यमान वाले एक आइसोटोप की खोज की गई थी।

भौतिक गुण

सामान्य परिस्थितियों में, डायटोमिक अणुओं के रूप में एक साधारण पदार्थ हाइड्रोजन एक रंगहीन गैस है, जिसका कोई स्वाद और गंध नहीं है। पानी और अन्य विलायकों में थोड़ा घुलनशील।

क्रिस्टलीकरण तापमान - 259.2 o C, क्वथनांक - 252.8 o C.हाइड्रोजन अणुओं का व्यास इतना छोटा होता है कि उनमें कई सामग्रियों (रबर, कांच, धातु) में धीरे-धीरे फैलने की क्षमता होती है। इस गुण का उपयोग तब किया जाता है जब गैसीय अशुद्धियों से हाइड्रोजन को शुद्ध करने की आवश्यकता होती है। एन पर. वाई हाइड्रोजन का घनत्व 0.09 kg/m3 है।

क्या पहले समूह में स्थित तत्वों के अनुरूप हाइड्रोजन को धातु में परिवर्तित करना संभव है? वैज्ञानिकों ने पाया है कि हाइड्रोजन, उन परिस्थितियों में जब दबाव 2 मिलियन वायुमंडल तक पहुंचता है, अवरक्त किरणों को अवशोषित करना शुरू कर देता है, जो पदार्थ के अणुओं के ध्रुवीकरण को इंगित करता है। शायद इससे भी अधिक दबाव पर, हाइड्रोजन एक धातु बन जाएगा।

यह दिलचस्प है:ऐसी धारणा है कि बृहस्पति और शनि जैसे विशाल ग्रहों पर हाइड्रोजन एक धातु के रूप में है। यह माना जाता है कि पृथ्वी के आवरण द्वारा निर्मित अति-उच्च दबाव के कारण, पृथ्वी के कोर की संरचना में धात्विक ठोस हाइड्रोजन भी मौजूद है।

रासायनिक गुण

सरल और जटिल दोनों प्रकार के पदार्थ हाइड्रोजन के साथ रासायनिक संपर्क में आते हैं। लेकिन उचित परिस्थितियाँ बनाकर - तापमान बढ़ाकर, उत्प्रेरकों का उपयोग करके, हाइड्रोजन की कम गतिविधि को बढ़ाने की आवश्यकता है।

गर्म होने पर ऑक्सीजन (O 2), क्लोरीन (Cl 2), नाइट्रोजन (N 2), सल्फर (S) जैसे सरल पदार्थ हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं।

यदि आप हवा में गैस ट्यूब के अंत में शुद्ध हाइड्रोजन में आग लगाते हैं, तो यह समान रूप से जलेगा, लेकिन मुश्किल से ध्यान देने योग्य होगा। यदि, हालांकि, गैस आउटलेट ट्यूब को शुद्ध ऑक्सीजन के वातावरण में रखा गया है, तो प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, बर्तन की दीवारों पर पानी की बूंदों के निर्माण के साथ दहन जारी रहेगा:

पानी के दहन के साथ-साथ बड़ी मात्रा में गर्मी भी निकलती है। यह एक ऊष्माक्षेपी यौगिक प्रतिक्रिया है जिसमें हाइड्रोजन को ऑक्सीजन द्वारा ऑक्सीकृत करके ऑक्साइड H2O बनाया जाता है। यह एक रेडॉक्स प्रतिक्रिया भी है जिसमें हाइड्रोजन का ऑक्सीकरण होता है और ऑक्सीजन का अपचयन होता है।

इसी प्रकार, सीएल 2 के साथ प्रतिक्रिया हाइड्रोजन क्लोराइड के निर्माण के साथ होती है।

हाइड्रोजन के साथ नाइट्रोजन की अंतःक्रिया के लिए उच्च तापमान और उच्च दबाव के साथ-साथ उत्प्रेरक की उपस्थिति की आवश्यकता होती है। परिणाम अमोनिया है.

सल्फर के साथ प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, हाइड्रोजन सल्फाइड बनता है, जिसकी पहचान सड़े हुए अंडे की विशिष्ट गंध की सुविधा प्रदान करती है।

इन प्रतिक्रियाओं में हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था +1 है, और नीचे वर्णित हाइड्राइड्स में, यह 1 है।

कुछ धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करने पर हाइड्राइड बनते हैं, उदाहरण के लिए, सोडियम हाइड्राइड - NaH। इनमें से कुछ जटिल यौगिकों का उपयोग रॉकेट के लिए ईंधन के साथ-साथ संलयन शक्ति में भी किया जाता है।

हाइड्रोजन जटिल श्रेणी के पदार्थों के साथ भी प्रतिक्रिया करता है। उदाहरण के लिए, कॉपर (II) ऑक्साइड के साथ, सूत्र CuO. प्रतिक्रिया को अंजाम देने के लिए, कॉपर हाइड्रोजन को गर्म पाउडर वाले कॉपर (II) ऑक्साइड के ऊपर प्रवाहित किया जाता है। परस्पर क्रिया के दौरान, अभिकर्मक अपना रंग बदलता है और लाल-भूरा हो जाता है, और पानी की बूंदें परखनली की ठंडी दीवारों पर जम जाती हैं।

प्रतिक्रिया के दौरान, हाइड्रोजन को पानी बनाने के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है, और तांबा ऑक्साइड से एक साधारण पदार्थ (Cu) में बदल जाता है।

उपयोग के क्षेत्र

हाइड्रोजन मनुष्यों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है और इसका उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में किया जाता है:

रासायनिक उद्योग में यह कच्चा माल है, अन्य उद्योगों में यह ईंधन है। हाइड्रोजन और पेट्रोकेमिस्ट्री और तेल शोधन के उद्यमों के बिना न करें।
विद्युत ऊर्जा उद्योग में, यह सरल पदार्थ शीतलन एजेंट के रूप में कार्य करता है।
लौह और अलौह धातु विज्ञान में, हाइड्रोजन एक कम करने वाले एजेंट की भूमिका निभाता है।
इसकी मदद से उत्पादों की पैकेजिंग करते समय एक निष्क्रिय वातावरण तैयार किया जाता है।
फार्मास्युटिकल उद्योग हाइड्रोजन पेरोक्साइड के उत्पादन में एक अभिकर्मक के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग करता है।
मौसम संबंधी जांचें इस हल्की गैस से भरी होती हैं।
इस तत्व को रॉकेट इंजन के लिए ईंधन कम करने वाले एजेंट के रूप में भी जाना जाता है।

वैज्ञानिकों ने सर्वसम्मति से भविष्यवाणी की है कि हाइड्रोजन ईंधन ऊर्जा क्षेत्र में अग्रणी होगा।

उद्योग में प्राप्ति

उद्योग में, हाइड्रोजन का उत्पादन इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा किया जाता है, जो पानी में घुली क्षार धातुओं के क्लोराइड या हाइड्रॉक्साइड के अधीन होता है। इस प्रकार सीधे जल से हाइड्रोजन प्राप्त करना भी संभव है।

इस प्रयोजन के लिए भाप द्वारा कोक या मीथेन के रूपांतरण का उपयोग किया जाता है। ऊंचे तापमान पर मीथेन के अपघटन से भी हाइड्रोजन उत्पन्न होता है। भिन्नात्मक विधि द्वारा कोक ओवन गैस के द्रवीकरण का उपयोग हाइड्रोजन के औद्योगिक उत्पादन के लिए भी किया जाता है।

प्रयोगशाला में प्राप्त करना

प्रयोगशाला में, हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए किप उपकरण का उपयोग किया जाता है।

हाइड्रोक्लोरिक या सल्फ्यूरिक एसिड और जिंक अभिकर्मक के रूप में कार्य करते हैं। प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप हाइड्रोजन बनता है।

प्रकृति में हाइड्रोजन की खोज

ब्रह्मांड में हाइड्रोजन सबसे आम तत्व है। सूर्य और अन्य ब्रह्मांडीय पिंडों सहित अधिकांश तारे हाइड्रोजन हैं।

पृथ्वी की पपड़ी में यह केवल 0.15% है। यह कई खनिजों, सभी कार्बनिक पदार्थों के साथ-साथ पानी में भी मौजूद है जो हमारे ग्रह की सतह का 3/4 भाग कवर करता है।

ऊपरी वायुमंडल में शुद्ध हाइड्रोजन के अंश पाए जा सकते हैं। यह कई दहनशील प्राकृतिक गैसों में भी पाया जाता है।

हमारे ग्रह पर गैसीय हाइड्रोजन सबसे पतला है और तरल हाइड्रोजन सबसे सघन पदार्थ है। हाइड्रोजन की मदद से, आप सांस लेते समय आवाज का समय बदल सकते हैं और सांस छोड़ते हुए बोल सकते हैं।

सबसे शक्तिशाली हाइड्रोजन बम सबसे हल्के परमाणु के विभाजन पर आधारित है।

तरल

हाइड्रोजन(अव्य. हाइड्रोजेनियम; प्रतीक द्वारा दर्शाया गया है एच) तत्वों की आवर्त प्रणाली का पहला तत्व है। प्रकृति में व्यापक रूप से वितरित। हाइड्रोजन 1H के सबसे सामान्य समस्थानिक का धनायन (और नाभिक) प्रोटॉन है। 1 एच नाभिक के गुण कार्बनिक पदार्थों के विश्लेषण में एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी का व्यापक रूप से उपयोग करना संभव बनाते हैं।

हाइड्रोजन के तीन समस्थानिकों के अपने-अपने नाम हैं: 1 एच - प्रोटियम (एच), 2 एच - ड्यूटेरियम (डी) और 3 एच - ट्रिटियम (रेडियोधर्मी) (टी)।

सरल पदार्थ हाइड्रोजन - H 2 - एक हल्की रंगहीन गैस है। हवा या ऑक्सीजन के मिश्रण में यह ज्वलनशील और विस्फोटक होता है। गैर विषैला. इथेनॉल और कई धातुओं में घुलनशील: लोहा, निकल, पैलेडियम, प्लैटिनम।

कहानी

एक विज्ञान के रूप में रसायन विज्ञान के गठन की शुरुआत में 16वीं और 17वीं शताब्दी में एसिड और धातुओं की परस्पर क्रिया के दौरान दहनशील गैस का निकलना देखा गया था। मिखाइल वासिलीविच लोमोनोसोव ने भी सीधे तौर पर इसके अलगाव की ओर इशारा किया, लेकिन पहले से ही निश्चित रूप से यह महसूस कर रहे थे कि यह फ्लॉजिस्टन नहीं था। अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी और रसायनज्ञ हेनरी कैवेंडिश ने 1766 में इस गैस का अध्ययन किया और इसे "दहनशील हवा" कहा। जलाने पर, "दहनशील हवा" से पानी निकलता था, लेकिन कैवेन्डिश के फ्लॉजिस्टन के सिद्धांत के पालन ने उन्हें सही निष्कर्ष निकालने से रोक दिया। 1783 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ एंटोनी लावोइसियर ने इंजीनियर जे. म्युनियर के साथ मिलकर विशेष गैसोमीटर का उपयोग करके पानी का संश्लेषण किया और फिर लाल-गर्म लोहे के साथ जल वाष्प को विघटित करके उसका विश्लेषण किया। इस प्रकार, उन्होंने स्थापित किया कि "दहनशील हवा" पानी का हिस्सा है और इसे इससे प्राप्त किया जा सकता है।

नाम की उत्पत्ति

लेवोज़ियर ने हाइड्रोजन को हाइड्रोजीन नाम दिया, जिसका अर्थ है "जल धारण करने वाला"। रूसी नाम "हाइड्रोजन" रसायनज्ञ एम.एफ. सोलोविओव द्वारा 1824 में प्रस्तावित किया गया था - स्लोमोनोसोव के "ऑक्सीजन" के अनुरूप।

प्रसार

ब्रह्मांड में हाइड्रोजन सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है। यह सभी परमाणुओं का लगभग 92% है (8% हीलियम परमाणु हैं, अन्य सभी तत्वों को मिलाकर इसका हिस्सा 0.1% से कम है)। इस प्रकार, हाइड्रोजन तारों और अंतरतारकीय गैस का मुख्य घटक है। तारकीय तापमान की स्थितियों में (उदाहरण के लिए, सूर्य की सतह का तापमान ~ 6000 डिग्री सेल्सियस है), हाइड्रोजन प्लाज्मा के रूप में मौजूद है; अंतरतारकीय अंतरिक्ष में, यह तत्व व्यक्तिगत अणुओं, परमाणुओं और आयनों के रूप में मौजूद है और हो सकता है आणविक बादल बनाते हैं जो आकार, घनत्व और तापमान में काफी भिन्न होते हैं।

पृथ्वी की पपड़ी और जीवित जीव

पृथ्वी की पपड़ी में हाइड्रोजन का द्रव्यमान अंश 1% है - यह दसवां सबसे आम तत्व है। हालाँकि, प्रकृति में इसकी भूमिका द्रव्यमान से नहीं, बल्कि परमाणुओं की संख्या से निर्धारित होती है, जिसका अन्य तत्वों में हिस्सा 17% है (ऑक्सीजन के बाद दूसरा स्थान, परमाणुओं का अनुपात ~ 52% है)। इसलिए, पृथ्वी पर होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं में हाइड्रोजन का महत्व लगभग ऑक्सीजन जितना ही है। ऑक्सीजन के विपरीत, जो पृथ्वी पर बाध्य और मुक्त दोनों अवस्थाओं में मौजूद है, पृथ्वी पर लगभग सभी हाइड्रोजन यौगिकों के रूप में है; वायुमंडल में साधारण पदार्थ के रूप में हाइड्रोजन की बहुत ही कम मात्रा पाई जाती है (आयतन के हिसाब से 0.00005%)।

हाइड्रोजन लगभग सभी कार्बनिक पदार्थों का एक घटक है और सभी जीवित कोशिकाओं में मौजूद है। जीवित कोशिकाओं में, परमाणुओं की संख्या के हिसाब से, हाइड्रोजन लगभग 50% है।

रसीद

सरल पदार्थों को प्राप्त करने की औद्योगिक विधियाँ इस बात पर निर्भर करती हैं कि संबंधित तत्व प्रकृति में किस रूप में पाया जाता है, अर्थात उसके उत्पादन के लिए कच्चा माल क्या हो सकता है। तो, ऑक्सीजन, जो मुक्त अवस्था में उपलब्ध है, भौतिक तरीके से प्राप्त की जाती है - तरल हवा से अलगाव द्वारा। लगभग सभी हाइड्रोजन यौगिकों के रूप में होते हैं, इसलिए इसे प्राप्त करने के लिए रासायनिक विधियों का उपयोग किया जाता है। विशेष रूप से, अपघटन प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जा सकता है। हाइड्रोजन उत्पन्न करने के तरीकों में से एक विद्युत प्रवाह द्वारा पानी के अपघटन की प्रतिक्रिया है।

हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए मुख्य औद्योगिक विधि मीथेन की पानी के साथ प्रतिक्रिया है, जो प्राकृतिक गैस का हिस्सा है। इसे उच्च तापमान पर किया जाता है (यह सत्यापित करना आसान है कि जब मीथेन को उबलते पानी के माध्यम से भी प्रवाहित किया जाता है, तो कोई प्रतिक्रिया नहीं होती है):

सीएच 4 + 2एच 2 ओ = सीओ 2 + 4एच 2 −165 केजे

प्रयोगशाला में सरल पदार्थ प्राप्त करने के लिए आवश्यक नहीं कि प्राकृतिक कच्चे माल का ही प्रयोग किया जाए, बल्कि उन प्रारंभिक पदार्थों का चयन किया जाता है जिनसे आवश्यक पदार्थ को अलग करना आसान हो। उदाहरण के लिए, प्रयोगशाला में हवा से ऑक्सीजन प्राप्त नहीं की जाती है। यही बात हाइड्रोजन के उत्पादन पर भी लागू होती है। हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए प्रयोगशाला विधियों में से एक, जिसे कभी-कभी उद्योग में उपयोग किया जाता है, विद्युत प्रवाह द्वारा पानी का अपघटन है।

हाइड्रोजन आमतौर पर प्रयोगशाला में जिंक को हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके उत्पादित किया जाता है।

उद्योग में

1. लवणों के जलीय घोल का इलेक्ट्रोलिसिस:

2NaCl + 2H 2 O → H 2 + 2NaOH + Cl 2

2. लगभग 1000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म कोक के ऊपर जलवाष्प प्रवाहित करना:

H2O+C? H2 + CO

3.प्राकृतिक गैस से.

भाप रूपांतरण:

सीएच 4 + एच 2 ओ? सीओ + 3एच 2 (1000 डिग्री सेल्सियस)

ऑक्सीजन के साथ उत्प्रेरक ऑक्सीकरण:

2CH4 + O2? 2CO + 4H2

4. तेल शोधन की प्रक्रिया में हाइड्रोकार्बन का टूटना और सुधार।

प्रयोगशाला में

1.धातुओं पर तनु अम्ल की क्रिया।ऐसी प्रतिक्रिया को अंजाम देने के लिए, जस्ता और पतला हाइड्रोक्लोरिक एसिड का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है:

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2.पानी के साथ कैल्शियम की परस्पर क्रिया:

सीए + 2एच 2 ओ → सीए (ओएच) 2 + एच 2

3.हाइड्राइड्स का हाइड्रोलिसिस:

NaH + H 2 O → NaOH + H 2

4.जिंक या एल्यूमीनियम पर क्षार की क्रिया:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2

Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2

5.इलेक्ट्रोलिसिस की मदद से.क्षार या एसिड के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, कैथोड पर हाइड्रोजन छोड़ा जाता है, उदाहरण के लिए:

2H 3 O + + 2e − → H 2 + 2H 2 O

भौतिक गुण

हाइड्रोजन दो रूपों (संशोधनों) में मौजूद हो सकता है - ऑर्थो- और पैरा-हाइड्रोजन के रूप में। ऑर्थोहाइड्रोजन अणु में हे-एच 2 (एमपी. −259.10 डिग्री सेल्सियस, बीपी. −252.56 डिग्री सेल्सियस) परमाणु स्पिन उसी तरह (समानांतर) निर्देशित होते हैं, जबकि पैराहाइड्रोजन पी-एच 2 (एमपी. −259.32 डिग्री सेल्सियस, बीपी. −252.89 डिग्री सेल्सियस) - एक दूसरे के विपरीत (एंटी-समानांतर)। संतुलन मिश्रण हे-एच 2 और पी-किसी दिए गए तापमान पर एच 2 कहा जाता है संतुलन हाइड्रोजन इ-एच2.

तरल नाइट्रोजन तापमान पर सक्रिय कार्बन पर सोखकर हाइड्रोजन संशोधनों को अलग किया जा सकता है। बहुत कम तापमान पर, ऑर्थोहाइड्रोजन और पैराहाइड्रोजन के बीच संतुलन लगभग पूरी तरह से बाद की ओर स्थानांतरित हो जाता है। 80 K पर, पक्षानुपात लगभग 1:1 है। कमरे के तापमान (ऑर्थो-पैरा: 75:25) पर एक संतुलन मिश्रण बनने तक गर्म करने पर विघटित पैराहाइड्रोजन ऑर्थोहाइड्रोजन में परिवर्तित हो जाता है। उत्प्रेरक के बिना, परिवर्तन धीरे-धीरे होता है (अंतरतारकीय माध्यम की स्थितियों में - ब्रह्माण्ड संबंधी विशिष्ट समय तक), जिससे व्यक्तिगत संशोधनों के गुणों का अध्ययन करना संभव हो जाता है।

हाइड्रोजन सबसे हल्की गैस है, हवा से 14.5 गुना हल्की। जाहिर है, अणुओं का द्रव्यमान जितना छोटा होगा, समान तापमान पर उनकी गति उतनी ही अधिक होगी। सबसे हल्के होने के कारण, हाइड्रोजन के अणु किसी भी अन्य गैस के अणुओं की तुलना में तेजी से चलते हैं और इस प्रकार गर्मी को एक शरीर से दूसरे शरीर में तेजी से स्थानांतरित कर सकते हैं। इससे पता चलता है कि गैसीय पदार्थों में हाइड्रोजन की तापीय चालकता सबसे अधिक है। इसकी तापीय चालकता हवा की तुलना में लगभग सात गुना अधिक है।

हाइड्रोजन अणु द्विपरमाणुक है - H2। सामान्य परिस्थितियों में यह रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन गैस है। घनत्व 0.08987 ग्राम/लीटर (एन.ओ.), क्वथनांक −252.76 डिग्री सेल्सियस, दहन की विशिष्ट ऊष्मा 120.9×10 6 जे/किग्रा, पानी में अल्प घुलनशील - 18.8 मिली/लीटर। हाइड्रोजन कई धातुओं (Ni, Pt, Pd, आदि) में अत्यधिक घुलनशील है, विशेष रूप से पैलेडियम में (850 मात्रा प्रति 1 मात्रा Pd)। धातुओं में हाइड्रोजन की घुलनशीलता से संबंधित इसकी उनके माध्यम से फैलने की क्षमता है; कार्बनयुक्त मिश्र धातु (उदाहरण के लिए, स्टील) के माध्यम से प्रसार कभी-कभी कार्बन के साथ हाइड्रोजन की परस्पर क्रिया (तथाकथित डीकार्बोनाइजेशन) के कारण मिश्र धातु के विनाश के साथ होता है। चांदी में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील।

तरल हाइड्रोजन-252.76 से -259.2 डिग्री सेल्सियस तक बहुत ही संकीर्ण तापमान सीमा में मौजूद है। यह एक रंगहीन तरल, बहुत हल्का (-253 डिग्री सेल्सियस पर घनत्व 0.0708 ग्राम/सेमी 3) और द्रव (-253 डिग्री सेल्सियस पर चिपचिपापन 13.8 सेंटीग्रेड) है। हाइड्रोजन के महत्वपूर्ण पैरामीटर बहुत कम हैं: तापमान -240.2 डिग्री सेल्सियस और दबाव 12.8 एटीएम। यह हाइड्रोजन को द्रवित करने में आने वाली कठिनाइयों को स्पष्ट करता है। तरल अवस्था में, संतुलन हाइड्रोजन में 99.79% पैरा-एच 2, 0.21% ऑर्थो-एच 2 होता है।

ठोस हाइड्रोजन, गलनांक -259.2 डिग्री सेल्सियस, घनत्व 0.0807 ग्राम/सेमी3 (-262 डिग्री सेल्सियस पर) - बर्फ जैसा द्रव्यमान, हेक्सागोनल क्रिस्टल, अंतरिक्ष समूह पी6/एमएमसी, सेल पैरामीटर ए=3,75 सी=6.12. उच्च दाब पर हाइड्रोजन धात्विक हो जाता है।

आइसोटोप

हाइड्रोजन तीन समस्थानिकों के रूप में होता है, जिनके अलग-अलग नाम होते हैं: 1 एच - प्रोटियम (एच), 2 एच - ड्यूटेरियम (डी), 3 एच - ट्रिटियम (रेडियोधर्मी) (टी)।

प्रोटियम और ड्यूटेरियम द्रव्यमान संख्या 1 और 2 के साथ स्थिर समस्थानिक हैं। प्रकृति में उनकी सामग्री क्रमशः 99.9885 ± 0.0070% और 0.0115 ± 0.0070% है। हाइड्रोजन उत्पादन के स्रोत और विधि के आधार पर यह अनुपात थोड़ा भिन्न हो सकता है।

हाइड्रोजन आइसोटोप 3 एच (ट्रिटियम) अस्थिर है। इसका आधा जीवन 12.32 वर्ष है। ट्रिटियम प्रकृति में बहुत कम मात्रा में पाया जाता है।

साहित्य द्रव्यमान संख्या 4-7 और अर्ध-जीवन 10-22-10-23 एस वाले हाइड्रोजन आइसोटोप पर डेटा भी प्रदान करता है।

प्राकृतिक हाइड्रोजन में 3200:1 के अनुपात में H2 और HD (ड्यूटेरोहाइड्रोजन) अणु होते हैं। शुद्ध ड्यूटेरियम हाइड्रोजन डी2 की मात्रा और भी कम है। एचडी और डी2 का सांद्रण अनुपात लगभग 6400:1 है।

रासायनिक तत्वों के सभी समस्थानिकों में से हाइड्रोजन समस्थानिकों के भौतिक और रासायनिक गुण एक दूसरे से सबसे अधिक भिन्न होते हैं। यह परमाणुओं के द्रव्यमान में सबसे बड़े सापेक्ष परिवर्तन के कारण है।

तापमान पिघलना, क	तापमान उबलना, क	ट्रिपल बिंदु, के/केपीए	गंभीर बिंदु, के/केपीए	घनत्व तरल/गैस, किग्रा/वर्ग मीटर

ड्यूटेरियम और ट्रिटियम में ऑर्थो और पैरा संशोधन भी हैं: पी-D2, हे-D2, पी-टी2, हे-टी 2 . हेटेरोआइसोटोपिक हाइड्रोजन (एचडी, एचटी, डीटी) में ऑर्थो और पैरा संशोधन नहीं होते हैं।

रासायनिक गुण

पृथक्कृत हाइड्रोजन अणुओं का अंश

हाइड्रोजन अणु H2 काफी मजबूत होते हैं, और हाइड्रोजन पर प्रतिक्रिया करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा खर्च करनी पड़ती है:

एच 2 = 2एच - 432 केजे

इसलिए, सामान्य तापमान पर, हाइड्रोजन केवल कैल्शियम जैसी बहुत सक्रिय धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे कैल्शियम हाइड्राइड बनता है:

सीए + एच 2 = सीएएच 2

और एकमात्र गैर-धातु - फ्लोरीन के साथ, हाइड्रोजन फ्लोराइड बनाता है:

हाइड्रोजन अधिकांश धातुओं और गैर-धातुओं के साथ ऊंचे तापमान पर या प्रकाश जैसे अन्य प्रभावों के तहत प्रतिक्रिया करता है:

ओ 2 + 2एच 2 = 2एच 2 ओ

यह कुछ ऑक्साइड से ऑक्सीजन "छीन" सकता है, उदाहरण के लिए:

CuO + H 2 = Cu + H 2 O

लिखित समीकरण हाइड्रोजन के घटते गुणों को दर्शाता है।

एन 2 + 3एच 2 → 2एनएच 3

हैलोजन के साथ हाइड्रोजन हैलाइड बनाता है:

एफ 2 + एच 2 → 2 एचएफ, प्रतिक्रिया अंधेरे में और किसी भी तापमान पर विस्फोट के साथ आगे बढ़ती है,

सीएल 2 + एच 2 → 2 एचसीएल, प्रतिक्रिया विस्फोट के साथ आगे बढ़ती है, केवल प्रकाश में।

तेज़ ताप पर यह कालिख के साथ क्रिया करता है:

सी + 2एच 2 → सीएच 4

क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं के साथ परस्पर क्रिया

सक्रिय धातुओं के साथ परस्पर क्रिया करते समय, हाइड्रोजन हाइड्राइड बनाता है:

2Na + H 2 → 2NaH

Ca + H 2 → CaH 2

एमजी + एच 2 → एमजीएच 2

हाइड्राइड- नमक जैसे, ठोस पदार्थ, आसानी से हाइड्रोलाइज्ड:

CaH 2 + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + 2H 2

धातु आक्साइड (आमतौर पर डी-तत्व) के साथ परस्पर क्रिया

ऑक्साइड धातुओं में अपचित हो जाते हैं:

CuO + H 2 → Cu + H 2 O

Fe 2 O 3 + 3H 2 → 2Fe + 3H 2 O

डब्ल्यूओ 3 + 3एच 2 → डब्ल्यू + 3एच 2 ओ

कार्बनिक यौगिकों का हाइड्रोजनीकरण

कार्बनिक यौगिकों की कमी के लिए कार्बनिक संश्लेषण में आणविक हाइड्रोजन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इन प्रक्रियाओं को कहा जाता है हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रियाएं. ये अभिक्रियाएँ ऊंचे दबाव और तापमान पर उत्प्रेरक की उपस्थिति में की जाती हैं। उत्प्रेरक या तो सजातीय हो सकता है (जैसे विल्किंसन उत्प्रेरक) या विषमांगी (जैसे रेनी निकल, कार्बन पर पैलेडियम)।

इस प्रकार, विशेष रूप से, असंतृप्त यौगिकों, जैसे कि एल्कीन और एल्काइन, के उत्प्रेरक हाइड्रोजनीकरण के दौरान, संतृप्त यौगिक, अल्केन्स बनते हैं।

हाइड्रोजन का भू-रसायन

स्थलीय गैसों में मुक्त हाइड्रोजन एच 2 अपेक्षाकृत दुर्लभ है, लेकिन पानी के रूप में यह भू-रासायनिक प्रक्रियाओं में असाधारण रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

हाइड्रोजन खनिजों में अमोनियम आयन, हाइड्रॉक्सिल आयन और क्रिस्टलीय पानी के रूप में मौजूद हो सकता है।

वायुमंडल में, सौर विकिरण द्वारा पानी के अपघटन के परिणामस्वरूप हाइड्रोजन लगातार उत्पन्न होता रहता है। एक छोटा द्रव्यमान होने के कारण, हाइड्रोजन अणुओं में प्रसार गति की उच्च दर होती है (यह दूसरे ब्रह्मांडीय वेग के करीब है) और, वायुमंडल की ऊपरी परतों में प्रवेश करते हुए, बाहरी अंतरिक्ष में उड़ सकते हैं।

परिसंचरण की विशेषताएं

हाइड्रोजन, जब हवा के साथ मिश्रित होती है, तो एक विस्फोटक मिश्रण बनाती है - तथाकथित विस्फोटक गैस। यह गैस तब सर्वाधिक विस्फोटक होती है जब हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का आयतन अनुपात 2:1 हो, या हाइड्रोजन और वायु का आयतन अनुपात लगभग 2:5 हो, क्योंकि वायु में लगभग 21% ऑक्सीजन होती है। हाइड्रोजन भी आग का खतरा है। यदि तरल हाइड्रोजन त्वचा के संपर्क में आता है तो गंभीर शीतदंश का कारण बन सकता है।

ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन की विस्फोटक सांद्रता मात्रा के हिसाब से 4% से 96% तक होती है। हवा में मिश्रित होने पर मात्रा के हिसाब से 4% से 75(74)% तक।

अर्थव्यवस्था

बड़ी थोक डिलीवरी में हाइड्रोजन की लागत 2-5 डॉलर प्रति किलोग्राम के बीच होती है।

आवेदन

परमाणु हाइड्रोजन वेल्डिंग के लिए परमाणु हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है।

रसायन उद्योग

अमोनिया, मेथनॉल, साबुन और प्लास्टिक के उत्पादन में
तरल वनस्पति तेलों से मार्जरीन के उत्पादन में
आहार अनुपूरक के रूप में पंजीकृत E949(गैस पैकिंग)

खाद्य उद्योग

उड्डयन उद्योग

हाइड्रोजन बहुत हल्का होता है और हमेशा हवा में ऊपर उठता रहता है। एक समय की बात है, हवाई जहाज और गुब्बारे हाइड्रोजन से भरे होते थे। लेकिन 30 के दशक में. 20 वीं सदी कई आपदाएँ हुईं, जिसके दौरान हवाई जहाजों में विस्फोट हुआ और वे जलकर खाक हो गए। आजकल, हवाई जहाज हीलियम से भरे होते हैं, इसकी लागत काफी अधिक होने के बावजूद।

ईंधन

हाइड्रोजन का उपयोग रॉकेट ईंधन के रूप में किया जाता है।

कारों और ट्रकों के लिए ईंधन के रूप में हाइड्रोजन के उपयोग पर शोध चल रहा है। हाइड्रोजन इंजन पर्यावरण को प्रदूषित नहीं करते हैं और केवल जल वाष्प उत्सर्जित करते हैं।

हाइड्रोजन-ऑक्सीजन ईंधन कोशिकाएं रासायनिक प्रतिक्रिया की ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग करती हैं।

"तरल हाइड्रोजन"("एलडब्ल्यू") हाइड्रोजन के एकत्रीकरण की एक तरल अवस्था है, जिसमें 0.07 ग्राम/सेमी³ का कम विशिष्ट गुरुत्व और 14.01 के (-259.14 डिग्री सेल्सियस) के हिमांक बिंदु और 20.28 के (-252.87) के क्वथनांक के साथ क्रायोजेनिक गुण होते हैं। डिग्री सेल्सियस). यह एक रंगहीन, गंधहीन तरल है, जिसे हवा में मिश्रित करने पर 4-75% की ज्वलनशीलता सीमा के साथ विस्फोटक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। तरल हाइड्रोजन में आइसोमर्स का स्पिन अनुपात है: 99.79% - पैराहाइड्रोजन; 0.21% - ऑर्थोहाइड्रोजन। एकत्रीकरण की अवस्था को गैसीय में बदलते समय हाइड्रोजन का विस्तार गुणांक 20°C पर 848:1 है।

किसी भी अन्य गैस की तरह, हाइड्रोजन को द्रवित करने से इसका आयतन कम हो जाता है। द्रवीकरण के बाद, "ZHV" को दबाव में थर्मली इंसुलेटेड कंटेनरों में संग्रहित किया जाता है। तरल हाइड्रोजन तरल हाइड्रोजन, एलएच 2, एलएच 2) उद्योग में गैस भंडारण के रूप में और अंतरिक्ष उद्योग में रॉकेट ईंधन के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

कहानी

1756 में कृत्रिम प्रशीतन का पहला प्रलेखित उपयोग अंग्रेजी वैज्ञानिक विलियम कुलेन द्वारा किया गया था, गैसपार्ड मोंगे 1784 में सल्फर ऑक्साइड की तरल अवस्था प्राप्त करने वाले पहले व्यक्ति थे, माइकल फैराडे तरलीकृत अमोनिया प्राप्त करने वाले पहले व्यक्ति थे, अमेरिकी आविष्कारक ओलिवर इवांस थे 1805 में रेफ्रिजरेशन कंप्रेसर विकसित करने वाले पहले व्यक्ति थे, जैकब पर्किन्स 1834 में कूलिंग मशीन का पेटेंट कराने वाले पहले व्यक्ति थे और जॉन गोरे 1851 में एयर कंडीशनर का पेटेंट कराने वाले अमेरिका के पहले व्यक्ति थे। वर्नर सीमेंस ने 1857 में पुनर्योजी शीतलन की अवधारणा का प्रस्ताव रखा, कार्ल लिंडे ने 1876 में कैस्केड "जूल-थॉमसन विस्तार प्रभाव" और पुनर्योजी शीतलन का उपयोग करके तरल हवा के उत्पादन के लिए उपकरण का पेटेंट कराया। 1885 में, पोलिश भौतिक विज्ञानी और रसायनज्ञ ज़िगमंड व्रॉब्लेव्स्की ने हाइड्रोजन का क्रांतिक तापमान 33 K, क्रांतिक दबाव 13.3 atm प्रकाशित किया। और 23 K पर एक क्वथनांक। हाइड्रोजन को पहली बार 1898 में जेम्स डेवार द्वारा पुनर्योजी प्रशीतन और उनके आविष्कार, डेवार पोत का उपयोग करके द्रवीकृत किया गया था। तरल हाइड्रोजन के एक स्थिर आइसोमर, पैराहाइड्रोजन का पहला संश्लेषण, 1929 में पॉल हार्टेक और कार्ल बोन्होफ़र द्वारा किया गया था।

हाइड्रोजन के स्पिन आइसोमर्स

कमरे के तापमान पर हाइड्रोजन में मुख्य रूप से स्पिन आइसोमर, ऑर्थोहाइड्रोजन होता है। उत्पादन के बाद, तरल हाइड्रोजन एक मेटास्टेबल अवस्था में होता है और इसे कम तापमान पर परिवर्तन होने पर होने वाली विस्फोटक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया से बचने के लिए इसके पैराहाइड्रोजन रूप में परिवर्तित किया जाना चाहिए। पैराहाइड्रोजन चरण में रूपांतरण आमतौर पर आयरन ऑक्साइड, क्रोमियम ऑक्साइड, सक्रिय कार्बन, प्लैटिनम-लेपित एस्बेस्टोस, दुर्लभ पृथ्वी धातुओं जैसे उत्प्रेरक का उपयोग करके या यूरेनियम या निकल एडिटिव्स का उपयोग करके किया जाता है।

प्रयोग

तरल हाइड्रोजन का उपयोग आंतरिक दहन इंजन और ईंधन कोशिकाओं के लिए ईंधन भंडारण के रूप में किया जा सकता है। विभिन्न पनडुब्बियों (परियोजनाएं "212ए" और "214", जर्मनी) और हाइड्रोजन परिवहन अवधारणाएं हाइड्रोजन के इस समग्र रूप का उपयोग करके बनाई गई हैं (उदाहरण के लिए "डीपसी" या "बीएमडब्ल्यू एच2आर" देखें)। डिज़ाइनों की निकटता के कारण, "ZHV" पर उपकरण के निर्माता तरलीकृत प्राकृतिक गैस ("LNG") का उपयोग करने वाले सिस्टम का उपयोग कर सकते हैं या केवल उन्हें संशोधित कर सकते हैं। हालाँकि, कम वॉल्यूमेट्रिक ऊर्जा घनत्व के कारण, दहन के लिए प्राकृतिक गैस की तुलना में बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है। यदि प्रत्यागामी इंजनों में "सीएनजी" के स्थान पर तरल हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है, तो आमतौर पर भारी ईंधन प्रणाली की आवश्यकता होती है। प्रत्यक्ष इंजेक्शन के साथ, सेवन पथ में बढ़े हुए नुकसान से सिलेंडरों का भरना कम हो जाता है।

न्यूट्रॉन प्रकीर्णन प्रयोगों में न्यूट्रॉन को ठंडा करने के लिए तरल हाइड्रोजन का भी उपयोग किया जाता है। न्यूट्रॉन और हाइड्रोजन नाभिक का द्रव्यमान लगभग बराबर होता है, इसलिए लोचदार टकराव के दौरान ऊर्जा विनिमय सबसे कुशल होता है।

लाभ

हाइड्रोजन के उपयोग का लाभ इसके अनुप्रयोग का "शून्य उत्सर्जन" है। वायु के साथ इसकी अंतःक्रिया का उत्पाद जल है।

बाधाएं

एक लीटर "ZHV" का वजन केवल 0.07 किलोग्राम है। यानी, 20 K पर इसका विशिष्ट गुरुत्व 70.99 g/L है। तरल हाइड्रोजन के लिए क्रायोजेनिक भंडारण तकनीक की आवश्यकता होती है जैसे विशेष थर्मल इंसुलेटेड कंटेनर और विशेष हैंडलिंग की आवश्यकता होती है, जो सभी क्रायोजेनिक सामग्रियों के लिए आम है। इस संबंध में यह तरल ऑक्सीजन के करीब है, लेकिन आग के खतरे के कारण अधिक देखभाल की आवश्यकता होती है। यहां तक कि इंसुलेटेड कंटेनरों में भी, इसे तरल बनाए रखने के लिए आवश्यक कम तापमान पर रखना मुश्किल है (आमतौर पर यह प्रति दिन 1% की दर से वाष्पित हो जाता है)। इसे संभालते समय, आपको हाइड्रोजन के साथ काम करते समय सामान्य सुरक्षा सावधानियों का भी पालन करना होगा - यह हवा को द्रवीभूत करने के लिए पर्याप्त ठंडा है, जो विस्फोटक है।

रॉकेट का ईंधन

तरल हाइड्रोजन रॉकेट ईंधन का एक सामान्य घटक है, जिसका उपयोग प्रक्षेपण वाहनों और अंतरिक्ष यान के जेट त्वरण के लिए किया जाता है। अधिकांश तरल प्रणोदक रॉकेट इंजनों में, हाइड्रोजन का उपयोग पहले नोजल और इंजन के अन्य हिस्सों को पुनर्योजी रूप से ठंडा करने के लिए किया जाता है, इससे पहले कि इसे ऑक्सीडाइज़र के साथ मिलाया जाए और जोर पैदा करने के लिए जलाया जाए। उपयोग में आने वाले आधुनिक एच 2/ओ 2 संचालित इंजन हाइड्रोजन युक्त ईंधन मिश्रण का उपभोग करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप निकास में कुछ बिना जला हुआ हाइड्रोजन निकलता है। आणविक भार को कम करके इंजन के विशिष्ट आवेग को बढ़ाने के अलावा, यह नोजल और दहन कक्ष के क्षरण को भी कम करता है।

अन्य क्षेत्रों में "ZHV" के उपयोग में ऐसी बाधाएँ, जैसे क्रायोजेनिक प्रकृति और कम घनत्व, भी इस मामले में उपयोग में बाधा हैं। 2009 के लिए, केवल एक प्रक्षेपण यान (एलवी "डेल्टा-4") है, जो पूरी तरह से एक हाइड्रोजन रॉकेट है। मूल रूप से, "ZHV" का उपयोग या तो रॉकेट के ऊपरी चरणों पर, या ब्लॉकों पर किया जाता है, जो निर्वात में पेलोड को अंतरिक्ष में लॉन्च करने के काम का एक महत्वपूर्ण हिस्सा करते हैं। इस प्रकार के ईंधन के घनत्व को बढ़ाने के उपायों में से एक के रूप में, कीचड़ जैसे हाइड्रोजन, यानी "ZHV" के अर्ध-जमे हुए रूप के उपयोग के प्रस्ताव हैं।