هیدروژن
منابع طبیعی و خواص هیدروژن
هیدروژن، سبک‌ترین عنصر جدول تناوبی، در طبیعت عمدتاً به صورت ترکیبی در آب (H₂O)، هیدروکربن‌ها و مواد آلی یافت می‌شود. این عنصر بی‌رنگ، بی‌بو و دارای انرژی پیوندی بالاست که آن را به گزینه‌ای مناسب برای سوخت‌های پاک تبدیل کرده است.
تولید صنعتی هیدروژن
روش‌های متعددی برای تولید هیدروژن در مقیاس صنعتی وجود دارد:
1. بخار اصلاح متان (SMR): واکنش بخار با متان برای تولید هیدروژن و مونوکسیدکربن.
2. الکترولیز آب: تجزیه آب با استفاده از جریان الکتریکی.
3. گازی‌سازی زغال‌سنگ: فرآیند حرارتی که کربن را با بخار واکنش داده و هیدروژن تولید می‌کند.
4. تولید بیولوژیکی: تولید هیدروژن از میکروارگانیسم‌ها.
هیدروژن حاصل از واکنش‌های جانشینی
در برخی واکنش‌های شیمیایی، هیدروژن به عنوان محصول جانبی تولید می‌شود، مانند واکنش اسیدها با فلزات:
( Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 )
واکنش‌های هیدروژن
هیدروژن در واکنش‌های مختلفی شرکت می‌کند:
– احتراق: تولید آب و انرژی.
-هیدروژناسیون: اشباع ترکیبات آلی غیراشباع.
– واکنش‌های کاتالیزوری: مانند تولید آمونیاک در فرآیند هابر.
کاربردهای صنعتی هیدروژن
– تولید آمونیاک (NH₃) برای صنایع کودهای شیمیایی.
– پالایش نفت و هیدروژنه‌کردن سوخت‌ها.
– به‌عنوان سوخت پاک در پیل‌های سوختی.
– تولید مواد شیمیایی مانند متانول.
هالوژن‌ها
خواص هالوژن‌ها
هالوژن‌ها (F، Cl، Br، I، At) نافلزاتی واکنش‌پذیرند که الکترونگاتیوی بالایی دارند. آن‌ها تمایل زیادی به تشکیل ترکیبات یونی و کووالانسی دارند.
منابع طبیعی و تولید صنعتی هالوژن‌ها
– فلوئور: از فلوریت (CaF₂) استخراج می‌شود.
– کلر: از الکترولیز محلول نمک طعام (NaCl) تولید می‌شود.
-برم: از آب‌های شور و محلول‌های نمکی استحصال می‌شود.
– ید: از جلبک‌های دریایی و آب‌های شور تولید می‌شود.
روش‌های آزمایشگاهی تهیه هالوژن‌ها
– اکسیداسیون یون‌های هالید: مانند اکسیداسیون یون برمید با کلر.
– الکترولیز محلول‌های نمکی.
ترکیبات بین هالوژنی
هالوژن‌ها با یکدیگر ترکیب شده و ترکیباتی مانند( ClF3 ) و ( ICl ) را تشکیل می‌دهند که در صنایع شیمیایی کاربرد دارند.
هیدروژن هالیدها
هالوژن‌ها با هیدروژن ترکیب شده و اسیدهای قوی مانند HCl، HF، HBr و HI را تشکیل می‌دهند که در صنایع مختلف به‌کار می‌روند.
هالیدهای فلزی
هالوژن‌ها با فلزات ترکیب شده و نمک‌هایی مانند NaCl و FeCl₃ را تشکیل می‌دهند که در صنایع غذایی و داروسازی استفاده می‌شوند.
اکسی اسیدها و هالوژن‌ها
هالوژن‌ها قادر به تشکیل اسیدهای اکسیژنه مانند HClO₄ (اسید پرکلریک) هستند که در مواد منفجره و سفیدکننده‌ها کاربرد دارند.
کاربردهای صنعتی هالوژن‌ها
– کلر: در ضدعفونی‌کننده‌ها و تولید PVC.
-فلوئور: در صنایع خنک‌کننده و تولید تفلون.
– برم: در آتش‌نشانی و داروسازی.
– ید: در ضدعفونی‌کننده‌ها و داروهای تیروئید.
نتیجه‌گیری
هیدروژن و هالوژن‌ها دو گروه مهم از نافلزات هستند که در طبیعت فراوان‌اند و کاربردهای صنعتی گسترده‌ای دارند. از تولید انرژی و مواد شیمیایی تا مصارف پزشکی و محیط زیستی، این عناصر نقش حیاتی در صنایع مدرن ایفا می‌کنند.
