நீரியம்

ஐதரசன் (Hydrogen) என்பது H என்ற மூலக்கூற்று வாய்ப்பாடு கொண்ட ஒரு தனிமமாகும். இதை நீரியம், நீரகம், ஐதரோசெனியம் என்று பல பெயர்களால் அழைக்கிறார்கள். இத்தனிமத்தின் அணு எண் 1, அணு எடை 1.008. தனிமவரிசை அட்டவணையில் இடம் பெற்றுள்ள தனிமங்களில் மிகவும் இலேசான தனிமமாகக் கருதப்படுவது ஐதரசனாகும். பிரபஞ்சத்தில் அதிக அளவிலுள்ள ஒற்றை அணு தனிமம் ஐதரசனேயாகும். அண்டத்தில் மொத்த அணுக்கூறு நிறையில் 75% ஐதரசனாகிய ஒற்றையணு நிரம்பியுள்ளதாகக் கூறப்படுகிறது [7]. சில விண்மீன்கள் பெருவாரியாக பிளாசுமா நிலை ஐதரசன் நிரம்பிய விண்மீன்கள்களாகக் கருதப்படுகின்றன. 1H என்ற குறியீட்டால் குறிக்கப்படும் புரோட்டியம் என்ற ஐசோடோப்பு பெரும்பாலாகக் காணப்படும் ஐதரசனின் ஓரிடத்தான் (ஐசோடோப்பு) ஆகும். இதன் உட்கருவில் நொதுமி அல்லது நியூட்ரான் என்பது எதுவும் இல்லாமல் ஒரு நேர்மின்னி (புரோட்டான்) மட்டுமே இருக்கும்.

ஐதரசன்
1H
-
↑
H
↓
Li
- ← ஐதரசன் → ஈலியம்
தோற்றம்
நிறமற்ற வளிமம்

அதன் பிளாஸ்மா நிலையில் ஊதா ஒளிர்வு

ஐதரசனின் நிறமாலைக் கோடுகள்
பொதுப் பண்புகள்
பெயர், குறியீடு, எண் ஐதரசன், H, 1
உச்சரிப்பு /ˈhaɪdr[invalid input: 'ɵ']dʒən/[1] HYE-dro-jin
தனிம வகை அலோகம்
நெடுங்குழு, கிடை வரிசை, குழு 1, 1, s
நியம அணு நிறை
(அணுத்திணிவு)		 1.00794(7)
இலத்திரன் அமைப்பு 1s1
1
Electron shells of Hydrogen (1)
வரலாறு
கண்டுபிடிப்பு என்றி கேவண்டிசு[2][3] (1766)
பெயரிட்டவர் அந்துவான் இலவாசியே[4] (1783)
இயற்பியற் பண்புகள்
நிறம் நிறமற்றது
நிலை வளிமம்
அடர்த்தி (0 °C, 101.325 kPa)
0.08988 g/L
திரவத்தின் அடர்த்தி உ.நி.யில் 0.07 (0.0763 solid)[5] g·cm−3
திரவத்தின் அடர்த்தி கொ.நி.யில் 0.07099 g·cm−3
உருகுநிலை 14.01 K, -259.14 °C, -434.45 °F
கொதிநிலை 20.28 K, -252.87 °C, -423.17 °F
மும்மைப் புள்ளி 13.8033 K (-259°C), 7.042 kPa
மாறுநிலை 32.97 K, 1.293 MPa
உருகலின் வெப்ப ஆற்றல் (H2) 0.117 கி.யூல்·மோல்−1
வளிமமாக்கலின் வெப்ப ஆற்றல் (H2) 0.904 கி.யூல்·மோல்−1
வெப்பக் கொண்மை (H2) 28.836 யூல்.மோல்−1·K−1
ஆவி அழுத்தம்
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T (K) 15 20
அணுப் பண்புகள்
ஒக்சியேற்ற நிலைகள் 1, -1
(amphoteric oxide)
மின்னெதிர்த்தன்மை 2.20 (பாலிங் அளவையில்)
மின்மமாக்கும் ஆற்றல் 1வது: 1312.0 kJ·mol−1
பங்கீட்டு ஆரை 31±5 pm
வான்டர் வாலின் ஆரை 120 பிமீ
பிற பண்புகள்
படிக அமைப்பு hexagonal
காந்த சீரமைவு diamagnetic[6]
வெப்ப கடத்துத் திறன் 0.1805 W·m−1·K−1
ஒலியின் வேகம் (gas, 27 °C) 1310 மீ.செ−1]]
CAS எண் 1333-74-0
மிக உறுதியான ஓரிடத்தான்கள் (சமதானிகள்)
முதன்மைக் கட்டுரை: ஐதரசன் இன் ஓரிடத்தான்
iso NA அரைவாழ்வு DM DE (MeV) DP
1H 99.985% H ஆனது 0 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
2H 0.015% H ஆனது 1 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
3H trace 12.32 y β− 0.01861 3He
4H syn 139(10) ys n 4.6(9) 3H

ஐதரசனானது, சீர்நிலை வெப்ப அழுத்தத்தில், நிறமற்ற, சுவையற்ற, மணமற்ற, எளிதில் தீப்பிடிக்கக்கூடிய வளிமம் ஆகும். இத்தனிமம் மாழையல்லா (உலோகமற்ற) வகையைச் சேர்ந்தது. இது ஒற்றை இயைனியப் (univalent) பண்பும், இரண்டு நீரிய அணுக்கள் இணைந்து, ஈரணு (H2) வடிவு கொள்ளும் பண்பும் கொண்ட தனிமம் ஆகும்.

நீரியம், இந்த அண்டத்தில் கிடைக்கும் வேதித்தனிமங்கள் யாவற்றிலும் எடை குறைவானதும், கூடிய அளவு கிடைக்கக்கூடியதும் ஆகும். பூமியில் எரிமலை உமிழ் வளிமங்களிலும்,பாறை உப்புப் படிவங்களிலும் நீரியம் தனித்துக் காணப்படுகிறது. புவி வளிமண்டலத்தில் மில்லியனில் 0.5 பங்கு என்ற அளவில் செழுமை பெற்றுள்ளது. ஆர்கான், நியான்,ஈலியம், கிரிப்டான் போன்ற மந்த வளிமங்களைக் காட்டிலும் குறைவாகவே உள்ளது. பூமியின் மேலோட்டுப் பகுதியில் 1 விழுக்காடும் நீர்மண்டலத்தில் 10.82 விழுக்காடும் நீரியம் சேர்ந்துள்ளது. அண்டத்தின் 75% தனிமத் திணிவு நீரியத்தாலானது.[8] அதாவது, அண்டப் பெருவெளியில், நாள்மீன்கள் போன்ற யாவும் உள்ளடக்கிய பேரண்டத்தில் உள்ள பொருள்களில் 75% ஐதரசன் தான் இருப்பதாகக் கணித்துள்ளார்கள்.[9] இது நீர், அனைத்து உயிரகச் (organic) சேர்மங்கள், (கூண்டு மூலக்கூறுகளாகிய பக்மினிசிட்டர் புல்லரீன் (buckminsterfullerene) போன்ற விதிவிலக்குகள் தவிர்த்து) மற்றும் அனைத்து உயிரினங்களிலும் இடம் பெற்றுள்ளது. விலங்கினங்கள், தாவரங்களில் நீர் முக்கிய மூலப்பொருளாக இருப்பதால், ஐதரசனின் சேர்மானம் இல்லாத உயிரினமே இல்லை எனலாம். கார்பனுடன் சேர்ந்து எண்ணிலா கரிம வேதிப்பொருட்களை ஐதரசன் தந்துள்ளது.

இது வேதியியல் வினைவழி பெரும்பாலான பிற தனிமங்களுடன் வினையாற்றவல்லது. ஐதரசன் அம்மோனியா உண்டாக்காகவும், எடைகுறைவானதால் காற்றில் மேலுந்தும் வளிமமாகவும், தானுந்து போன்ற ஊர்திகளுக்கு மாற்று எரிபொருளாகவும், எரிபொருள் கலன்களுக்கான வளிமமாகவும் பயன்படுகின்றது.

வரலாறு

தனிம அட்டவணையில் முதலாவதாக இருப்பது ஹைட்ரஜனாகும். இது தனிமங்களுள் லேசானது,வளிம நிலையில் உள்ளது. கிரேக்க நாட்டில் பாராசெல்சஸ்(Paracelsus)என்பவர் 16-ஆம் நூற்றாண்டிலேயே ஹைட்ரஜனைக் கண்டறிந்திருந்தாலும் பிற எரியக் கூடிய வளிமங்களுடன் குழம்பிப் போயிருந்தார். 1671 ஆம் ஆண்டில், ராபர்ட் பாயில் என்பவரால் ஐதரசன் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது [10][11]

1766 இல் ஹென்றி காவெண்டிஷ் (Henry Cavendish) என்பவர் முதன் முதலாக ஐதரசனின் பண்புகளை அறிந்து தெரியப்படுத்தினார்.[12] இதை எரி வளிமம் (highly combustible) எனக் குறிப்பிட்டார். அந்துவான் இலவாய்சியர் இதற்கு ஹைட்ரஜன் என்று பெயரிட்டார். "ஹைட்ரோ" என்றால் கிரேக்க மொழியில் நீர் என்றும் "ஜன்" என்றால் "உண்டாக்குதல்" என்றும் பொருள். ஹைட்ரஜன் ஆக்ஜிசனுடன் சேர்ந்து நீரை உண்டாக்குவதால் அதற்கு இப்பெயர் வைக்கப்பட்டது.

உற்பத்தி

ஐதரசன் வாயு வேதியியல் மற்றும் உயிரியியல் ஆய்வகங்களில் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது, பெரும்பாலும் பிற தயாரிப்புகளின் பொது ஒரு உடன் விளைபொருளாக ஐதரசன் தயாரிக்கப்படுகிறது. தொழிற்சாலைகளில் நிறைவுறாத தளப்பொருள்களின் ஐதரசனேற்றத்திற்காக இதைப் பயன்படுத்துகிறார்கள். மற்றும் இயற்கையில் உயிர்வேதியியல் வினைகளில் ஒடுக்கும் முகவருக்குச் சமமானப் பொருள்களை வெளியேற்றும் பொருளாகப் பயன்படுகிறது.

நீரை மின்னாற்பகுத்தல் மூலமாக எளிய வழியில் ஐதரசனை தயாரிக்கலாம். குறைந்த அளவு மின்சாரம் நீரின் வழியாகச் செலுத்தப்படுகிறது. நேர்மின் முனையில் ஆக்சிசன் வாயு உருவாகிறது. அதேபோல எதிர்மின் முனையில் ஐதரசன் வாயு உருவாகிறது. பொதுவாக உற்பத்தியாகும் ஐதரசன் வாயுவை சேமிப்பதற்காக பிளாட்டினம் அல்லது வேறொரு மற்றொரு மந்த உலோகத்திலிருந்து எதிர்மின்வாய் தயாரிக்கப்படுகிறது. எவ்வாறாயினும் ஐதரசன் வாயு ஓர் எரிபொருளாக எரிக்கப்பட வேண்டும் என்றால், எரிதலுக்கு உதவுவதற்கு ஆக்சிசன் விரும்பத்தக்கதாகும். எனவே இரண்டு மின்வாய்களும் மந்த உலோகங்களிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகின்றன. உதாரணமாக இரும்பினால் மின்வாய்கள் தயாரிக்கப்பட்டால் அது ஆக்சிசனேற்றமடைந்து வெளிப்படும் ஆஅக்சிசனின் அளவை மட்டுப்படுத்தும். அதிகபட்ச செயல்திறன் கோட்பாட்டின் படி உற்பத்தி செய்யப்படும் ஐதரசனின் உற்பத்தித் திறன் 88-94% ஆகும் [13][14]

2 H
2O(l) → 2 H
2(g) + O
2(g).

புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வின் மின்னாற்பகுப்பு மின்னாற்றல் செயல் திறனை உறுதிப்படுத்த அதிக வெப்ப மதிப்பு பயன்படுத்தப்படுகிறது [15]. ஏனெனில் இந்த வினையூக்க அடுக்கு தண்ணிருடன் நீராவியாக இடைவினை புரிகிறது. இச்செயல்முறை 80° செல்சியசு வெப்பநிலையில் நிகழும்போது புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு மின்பகுப்பி உபரி வெப்பத்தை நீராவி உற்பத்திக்கு திருப்பி விடுகிறது. இதனால் ஒட்டுமொத்தமாக உயர் மின் செய்ல்திறன் விளைகிறது. கார மின்பகுப்பிகளைப் பயன்படுத்தும்போது தாழ் வெப்ப மதிப்பு பயன்படுத்த வேண்டும். இம்மின்பகுளிகளுக்கு தண்ணிர் நீர்ம வடிவிலேயே தேவைப்படுகிறது. காரத்தன்மை இங்கு ஐதரசன் மற்றும் ஆக்சிசன் அணுக்களுக்கு இடையிலான பிணைப்பை உடைக்க தேவையாகிறது. தாழ் வெப்ப மதிப்பு எரிபொருள் மின்கலன்களிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இங்கு நீராவி உள்ளிடப்படுவதற்குப் பதிலாக வெளியிடப்படுகிறது.

நீராவி மறு உருவாக்கம்

பெரும்பாலும் ஐதரசன் இயற்கை எரிவாயுவையை பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்படுகிறது. உயர் வெப்பநிலைகளில் ஐதரோகார்பன்களில் இருந்து ஐதரசன் வாயுவை நீக்குவது இத்தயாரிப்பு முறையின் தத்துவமாகும். 2000 ஆம் ஆண்டில் கிட்டத்தட்ட 95% ஐதரசன் நீராவி மறு உருவாக்கச் செயல்முறையின் மூலமே தயாரிக்கப்பட்டது [16] இயற்கை வாயுவிலிருந்து வர்த்தக ரீதியாக பேரளவில் ஐதரசன் தயாரிக்கவும் இம்முறையே பயன்படுத்தப்படுகிறது..[17]. உயர் வெப்பநிலையில் (1000-1400 கெல்வின், 700-1100 ° செல்சியசு அல்லது 1300-2000 பாரன்கீட்டு), நீராவி மீத்தேனுடன் வினைபுரிந்து கார்பன் மோனாக்சைடு மற்றும் ஐதரச வாயுவை உற்பத்தி செய்கிறது.

 : CH
4 + H
2O → CO + 3 H
2.

இந்த வினை குறைவான அழுத்தத்தில் நிகழ சாதகமானது ஆகும். ஆனால் இருப்பினும் உயர் அழுத்தத்தில் (2.0 மெகாபாசுக்கல், 20 வளிமண்டல அழுத்தம் அல்லது 600 மி. மீ. பாதரசம்) நடத்தப்படுகிறது. ஏனெனில் உயர் அழுத்த ஐதரசன் வாயுவை சந்தைப்படுத்துதல் இலாபகரமானது. தயாரிப்பு மற்றும் அழுத்தம் ஊசலாலம் (PSA) சில வகையான சுத்திகரிப்பு அமைப்புகள் அதிக அழுத்த ஐதரசன் வாயுவில் சிறப்பாக செயல்படுகின்றன. உற்பத்தியாகும் தயாரிப்புக் கலவை தொகுப்பு வாயு எனப்படுகிறது. இவ்வாயு நேரடியாக மெத்தனால் மற்றும் தொடர்புடைய சேர்மங்களை உற்பத்தி செய்ய பயன்படுத்தப்படுகிறது. மீதேன் தவிர இதர ஐதரோகார்பன்கள் வேறுபட்ட தயாரிப்பு விகிதங்களைக் கொண்டு தொகுப்பு வாயுவை உற்பத்தி செய்ய பயன்படுத்தப்படலாம். இந்த உகந்த தொழில்நுட்பத்திற்கு நேரிடக்கூடிய பல சிக்கல்களில் ஒன்று நிலக்கரி அல்லது கார்பன் உருவாவதே ஆகும்.

CH4 → C + 2 H2

நீராவி மறு உருவாக்கச் செயல்முறையில் அதிக அளவு தண்ணீர் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கூடுதலான ஐதரசன் வாயுவை நீராவி மற்றும் கார்பனோராக்சைடைப் பயன்படுத்தி இரும்பு ஆக்சைடு வினையூக்கி முன்னிலையில் தயாரித்துக் கொள்ள முடியும். இம்முறை கார்பனீராக்சைடு தயாரிப்பதற்கும் ஆதார மூலமாகும் :[17]

CO + H
2O → CO
2 + H
2.

ஐதரோ கார்பன்களை பகுதியாக ஆக்சிசனேற்றம் செய்வது மற்றொரு தயாரிப்பு முறையாகும் :[18]

2 CH
4 + O
2 → 2 CO + 4 H
2.

நிலக்கரியைப் பயன்படுத்தியும் ஐதரசன் வாயுவை தயாரிக்கிறார்கள் :[17]

C + H
2O → CO + H
2

ஒரே செயல்முறையில் ஐதரசன் தயாரிக்கப்பட்டு, பிரிக்கப்படாமல் அதை பயன்படுத்திக் கொள்வதுமுண்டு. அமோனியா தயாரிக்கப்படும் ஏபர் செயல்முறை இதற்கு உதாரணமாகும் [19] உப்பு நீரை மின்னாற்பகுப்பு செய்து குளோரின் தயாரிக்கும் போதும் ஐதரசன் வாயு உடன் விளைபொருளாக விளைகிறது [20].

பண்புகள்

ஹைட்ரஜன் வளிமம் மணமற்றது, சுவையற்றது, நிறமற்றது. இது மிகவும் இலேசானது. இதன் அணு மிகவும் எளிமையான கட்டமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. இதன் அணுக் கருவில் ஒரே ஒரு நேர் மின்னூட்டம் கொண்ட புரோட்டான் மட்டும் உள்ளது. மின்னூட்டமற்ற நியூட்ரான் இல்லாத ஒரே ஒரு தனிமம் ஹைட்ரஜன் என்று கூறலாம். புரோட்டானைச் சுற்றி ஒரு எதிர் மின்னூட்டம் கொண்ட எலெக்ட்ரான் ஒரு வட்டப் பாதையில் இயங்கி வருகிறது. ஹைட்ரஜனின் எளிமையான கட்டமைப்பு, அண்டத்தில் இதன் செழுமை மிக அதிகமாக இருப்பதற்குக் காரணமாக அமைகிறது. அண்டவெளியில் ஹைட்ரஜன் 93 விழுக்காடு உள்ளது. சூரியன் மற்றும் விண்மீன்களில் இதன் பங்கு முக்கியமானது. அதில் ஹைட்ரஜனே முதல் மற்றும் முக்கியமான அணு எரிபொருளாக (atomic fuel) உள்ளது.

அண்டத்தில் மிகுந்திருக்கும் ஹைட்ரஜன் பூமியில் குறைவாக இருப்பதற்குக் காரணம் அதன் வெப்ப இயக்க ஆற்றலால் பெறும் இயக்க வேகம், தப்புதல் வேகத்தை (escape velocity) விட அதிகமாக இருப்பது தான். சனி, வியாழன் போன்ற பெரிய கோள்களில் ஈர்ப்புக் கவர்ச்சி அதிகம். அதனால் அவற்றின் வளி மண்டலத்தில் ஹைட்ரஜன் கூடுதலாக உள்ளது. மேலும் தாழ்ந்த வெப்ப நிலையும் உயரளவு அழுத்தமும் இருப்பதால் இந்த ஹைட்ரஜன் உறைந்து கோளின் உட்புறத்தில் உலோக ஹைட்ரஜனாக (Metallic hydrogen) இருக்கிறது என்றும் கண்டறிந்துள்ளனர். உலோக ஹைட்ரஜன் மீக்கடத்தும் தன்மைப் பெற்றுள்ளது என்பதால் அது பற்றிய ஆய்வு முக்கியமானதாகக் கருதப்படுகிறது.

H - என்ற வேதிக் குறியீட்டுடன் கூடிய ஹைட்ரஜனின் அணு எண் 1,அணு நிறை 1.008,அடர்த்தி ௦.089 கிகி /க.மீ.இதன் உறை நிலையும்,கொதி நிலையும் முறையே 13.95 மற்றும் 20.35 K ஆகும். சாதாரண சூழலில் ஹைட்ரஜன் வளிமம் ஈரணு மூலக் கூறுகளால் ஆனது. இதை H 2 என்று குறிப்பிடுவர்.

இது மிகவும் எளிதாக தீப் பற்றி எரியக் கூடியது என்பதால் கவனமாகக் கையாளவேண்டும்.[21] காற்றில் எரியும் போது, அதிலுள்ள ஆக்சிஜனுடன் வீரியமாக இணைந்து நீராக மாறுகிறது. அப்போது பெருமளவு ஆற்றல் வெளிப்படுகிறது.[22] ஹைட்ரஜன் மிகச் சிறிதளவே நீரில் கரைகிறது. பெரும்பாலான அலோகங்கள் (non-metals) மற்றும் சில உலோகங்களுடன் சேர்ந்து ஹைட்ரைடுகளைக் (hydrides) தருகிறது. ஆக்சிஜன்-ஹைட்ரஜன் கலந்த கலவைக்கு நெருப்பூட்டினால் வெடிக்கிறது. புளூரினுடன் (Fluorine) இணையும் போது இருட்டில் கூட வெடிக்கிறது. குளோரினுடன், சாதாரண வெப்ப நிலையிலும் புரோமின், அயோடின், ஆக்சிஜன், கந்தகம் ஆகியவற்றுடன் உயர் வெப்ப நிலையிலும் இது நிகழ்கிறது.[23][24] பழுக்கச் சூடுபடுத்தப்பட்ட கார்பனுடன் சேந்து சிறிதளவு மீத்தேனை உண்டாக்குகின்றது. ஹைட்ரஜன் சேர்மங்களில் உள்ள ஆக்சிஜனைப் பிரித்து அதனுடன் இணைவதால் இது ஒரு ஆக்சிஜனீக்கி (Oxidising agent) எனக் கூறப்படுகிறது.[25][26]

பயன்கள்
விண்கலத்தின் பிரதான பொறி ஐதரசனை ஆக்சிசனுடன் எரித்து எறக்குறைய கட்புலனாகாத சுவாலையை முழு உந்துகையுடன் உருவாக்குகிறது.

உந்து வளிமம்

ஹைட்ரஜன் மிகவும் லேசானது என்பதால் அதை பலூன்களில் நிரப்பி, வானத்தில் மிதக்கவிட்டு காடுகளிலும், மலைப்பாங்கான பகுதிகளிலும் பயணித்து மனிதர்கள் நுழைய முடியாத இடங்களையும் வளி மண்டலத்தில் அதிக உயரங்களில் இருந்து கொண்டு ஆய்வுசெய்கிறார்கள். 1937ல் ஜெர்மன் நாட்டில் ஹைட்ரஜன் பலூனில் ஏற்பட்ட ஒரு சிறிய தீப்பொறி பலூன் கப்பலை எரித்துவிட்டது. அதன் பிறகு பலூன் கப்பலுக்கு ஹீலியத்தைப் பயன்டுத்துவதே பாதுகாப்பானது என்பதை அறிந்து கொண்டனர்.

மார்கரின்

தாவர எண்ணெய்களின் ஊடாக ஹைட்ரஜனைச் செலுத்தும் போது, அது மார்கரின் (Margarine)எனப்படும் திண்மமாக உறைகிறது. இதை ஹைட்ரஜனூட்டம் (hydrogenation) என்பர். இரத்தக் குழாய்களில் படிந்து பாய்வுக்குத் தடை ஏற்படுத்தும் கொலஸ்ட்ரால் என்ற கொழுப்புப்பொருள் இதில் குறைவாக இருப்பதால் வெண்ணைக்குப் பதிலாக மார்கரினைப் பயன்படுத்துகிறார்கள். இதில் நிக்கல் வினை ஊக்கியாகக் கொள்ளப்படுகிறது.

அம்மோனியா

வேதியியல் தொழிற்சாலைகளில் அமோனியா(Ammonia) உற்பத்திக்கு ஹைட்ரஜன் வளிமம் பயன்படுகிறது. இது அமோனியா சல்பேட் என்ற முக்கிய உரத்திற்கு மூலப் பொருளாக உள்ளது.

நீர்

ஹைட்ரஜனின் ஒரு முக்கியமான,பொதுவான சேர்மம் நீராகும். விலங்குகள், தாவரங்கள் என அனைத்து உயிரினங்களுக்கு நீர் இன்றியமையாதது. நீரில் மட்டுமின்றி பல கரிமச்சேர்மங்களிலும், உயிர் வேதிச் சேர்மங்களிலும் ஹைட்ரஜன் நிறைந்துள்ளது. இதில் பெரும்பாலும் கார்பனுடன் நேரடியாக இணைந்துள்ளது.[27] இவற்றுள் ஹைட்ரோ கார்பனைக் குறிப்பிட்டுச் சொல்லலாம். இயற்கை எரிவளிமம் பெட்ரோல் போன்றவற்றில் நீண்ட சங்கிலித் தொடராக மூலக்கூறு அமைந்துள்ளது. இத் தொடரைப் பிரித்து விடுவிக்கும் போது பெருமளவு ஆற்றல் வெளிப்படுகிறது. இன்றைக்கு மின்உற்பத்தி நிலையங்களிலும், தானியங்கு உந்து வண்டிகளிலும் இது பயன்படுத்திக் கொள்ளப்படுகிறது.

நீர்ம வளிமம்

நீரைப் பகுத்து வர்த்தக ரீதியில் ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்கிறார்கள். நீராவி வினையாக்கம் (Watergas reaction) என்ற வழிமுறையில் நீராவியைச் சூடான நிலக்கரியில் பீச்சியடிக்கின்றார்கள். சில சமயங்களில் நிலக்கரிக்குப் பதிலாக மீத்தேன் வளிமத்தையும் பயன்படுத்துவார்கள். மீவெப்ப மேற்றிய நீராவியைப் பயன்படுத்தும் போது மீத்தேன் மற்றும் நீரவியிலுள்ள மூலக் கூறுகளிலுள்ள ஹைட்ரஜன் விடுவிக்கப்படுகிறது. இவை ஹைட்ரஜன் மூலக் கூறுகளாக உருவாக்கம் பெறுகின்றன. நிலக்கரியில் நீராவி வினை புரிந்து ஹைட்ரஜன் மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடை உற்பத்தி செய்கின்றன. இந்த இரு வளிமங்களையும் இயற்பியல் முறைப்படி பிரித்தெடுக்கலாம். சில சமயங்களில் இந்த இருவளிமங்களின் கலவையை அப்படியே பயன்படுத்துவார்கள். இதுவே நீர்ம வளிமம் எனப்படுகிறது.[28] இது தொழிற்சாலைகளில் பயன்படுகிறது. ஏவூர்தியைச் செலுத்துவதற்கு நீர்ம ஹைட்ரஜன் ஓர் எரிபொருளாகப் பயன்படுகிறது. இதை ஆக்சிஜனுடன் கலந்து எரிவறைக்குள் செலுத்த, அவை எரிந்து சூடான நீராவியை உற்பத்தி செய்கின்றது. இது ஏவூர்தியை இயக்குவதற்குத் தேவையான உந்தலைத் தருகிறது.

கார்போ ஹைட்ரேட்டு

ஹைட்ரஜனின் மற்றொரு வகையான சேர்க்கைத் தொகுதி கார்போ ஹைட்ரேட்டுகளாகும். இது ஹைட்ரஜன், கார்பன் மற்றும் ஆக்சிஜன் அணுக்களின் சேர்கையால் ஆனதாகும். ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் தாவரங்கள் நீரையும்,கார்பன்டை ஆக்சைடையும் ஒருங்கிணைத்து கார்போ ஹைட்ரேட்டுக்களை உற்பத்தி செய்கின்றன. அதனால் தாவர உணவுப் பொருட்களில் இதன் செழுமை அதிகமாக இருக்கின்றது. இது மனிதர்களுக்கும், தாவரங்களை உணவாக உட்கொள்ளும் விலங்கினங்களுக்கும் தேவையான ஆற்றலைத் தருகிறது.

கதிரியக்க மூலப்பொருள்கள்

ஹைட்ரஜனின் மற்றொரு பயன்பாடு அணுக்கருப் பிணைப்பு (Nulcear fusion) வினைக்கான மூலப் பொருளைப் பெறுவதாகும். ஹைட்ரஜன், டியூட்டிரியம் (deuterium) மற்றும் டிரைட்டியம் (tritium) என்ற இரு அணு எண்மங்களை (isotope) பெற்றுள்ளது. டியூட்டிரியம் நிலையானது, டிரைட்டியம் கதிரியக்கத்தால் சிதையக் கூடியது. டியூட்டிரியம் இயற்கையில் நீரில் கன நீராக உள்ளது. இயற்கையில் இதன் செழுமை 1 /200 %. அதாவது 6000 நீர் மூலக் கூறுகளில் ஒரு மூலக் கூறு கனநீராகும். மின்னாற் பகுப்பு மூலம் கனநீரைப் பிரித்தெடுக்கின்றார்கள். சாதாரண நீரில் 40% மேல் கனநீர் இருப்பின் அது உடல் நலத்திற்கு ஊறு விளைவிக்கும். கன நீர் அணு உலையில் நியூட்ரான்களை மட்டுப்படுத்தவும் (வேகத்தைக் குறைக்கவும்) குளிர்வூட்டி ஆற்றலை அப்புறப்படுத்தவும் செய்கின்றது.[29] யுரேனியம் அணுக்கரு குறைந்த வேகத்துடன் இயங்கும் நியூட்ரானால் பிளவுறும் வாய்ப்பை அதிகம் பெறுகிறது. இந்த அணுக்கரு வினையின் பயனுறு திறனை கனநீர் பெரிதும் தூண்டுகிறது. டிரைட்டியம் ஓர் எலெக்ட்ரான் உமிழ்வானாகும். இதன் அரை வாழ்வுக்காலம் (Half life period) 12.26 ஆண்டுகள். பூமியின் வளி மண்டலத்தில் அண்டக் கதிர்கள் (Cosmic rays) ஊடுருவும் போது டிரைட்டியம் ஒரு சீரான வீதத்தில், ஆனால் மிக மிகக் குறைந்த அளவில் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றது.[30] டியூட்ரியமும், டிரையட்டியமும்[31] அணுக்கருப் பிணைப்பு வினைக்குத் தேவையான மூலப் பொருள்களாயிருக்கின்றன.[32][33] கதிரியக்கக் கழிவு ஏதுமின்றி ஆற்றலைப்பெற முடிவதாலும், மூலப்பொருள் எளிதாகவும் தட்டுப்பாடின்றிக் கிடைப்பதாலும், இது எதிர்காலத்தின் ஆற்றல் மூலம் எனப்படுகின்றது.[34][35][36]

பல்ம நீர்

பல்மநீர் (Poly water) என்ற நீர்மம் நீரிலிருந்து வேறுபட்ட பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. இதன் அடர்த்தி, பாகு நிலையில் குறிப்பிடும் படியான மாற்றம் பெற்றிருப்பதால், இதை முரணிய நீர் (anomalous water) என்றும் கூறுவர். இதற்கு நீர் மூலக்கூறில் ஏற்படும் மாற்றம் காரணமில்லை நீரில் இருக்கும் மிதவல் (Coloidal) துகள்களின் பங்களிப்பே என்று ஒரு பகுதியினரும், ஹைட்ரஜன் பிணைப்பின் கட்டமைப்பில் ஏற்படும் வேறுபாடுகள் என்று மற்றொரு பகுதியினரும் கூறுகின்றனர்.

பிற

ஹைட்ரஜன் சேர்ந்த சேர்மங்கள் எண்ணற்றவை. வாசனைத் திரவியங்கள், சாயங்கள், பூச்சிக்கொல்லி மற்றும் களைக்கொல்லிகள், மரபணு மூலக்கூறுகள், புரோட்டீன் என ஹைட்ரஜனின் பயன்பாடு நீளுகிறது.

  • ஹைட்ரஜன் தொல் படிவு எச்ச எரி பொருட்களைப் பதப்படுத்தப் பயன்படுகிறது.
  • அமோனியம் சல்பேட் என்ற முக்கிய உரத் தயாரிப்புக்குத் தேவையான மூலப் பொருளான அம்மோனியா உற்பத்தியில் ஹைட்ரஜன் பயன்படுகிறது.
  • ஹைட்ரஜனேற்றம் செய்து மெத்தனால் தயாரிக்கவும், எண்ணெய் மற்றும் கொழுப்புப் பொருள்களில் உள்ள உடல் நலத்திற்கு ஊறு விளைவிக்கின்ற தெவிட்டாத (Unsaturated) கார்பன்களை நலம் தரும் தெவிட்டிய கார்பன்களாக மாற்ற உதவுகிறது.
  • ஹைட்ரஜன் ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்ப நிலையில், வளிமம், நீர்மம் மற்றும் திண்மம் ஆகிய நிலைகளுடன் ஒரு சமநிலையில் இருக்க முடியும் .இதை முச்சந்திப்பு புள்ளி (Triple point) என்பர். இது ஒரு சில வெப்ப நிலை மானிகளை அளவீட்டுத் திருத்தம் (calibration) செய்யப் பயன்படுகிறது.
  • ஹைட்ரஜனின் நிலையற்ற அணு எண்மமான டிரைட்டியம், ஹைட்ரஜன் குண்டு (Hydrogen bomb) தயாரிக்கப் பயன்படுகிறது. இது சாதாரண அணு குண்டுவை விட பல மடங்கு சக்தி வாய்ந்தது .
  • ஒளிரும் பூச்சுகளில் இது கதிரியக்க மூலமாகப் பயன்படுகிறது. உயிரியல் தொடர்பான ஒரு சில ஆய்வுகளிலும், சிகிச்சை வழி முறைகளிலும் இது ஒரு தடங் காட்டியாகவும்(tracer)பயன் படுத்தப்படுகிறது.
  • ஹைட்ரஜனை அப்படியே அல்லது நைட்ரஜனுடன் கலந்து ஒரு சில தொழிற்சாலைகளில் உற்பத்தி செய்யப்படும் பொருட்களில் காணப்படும் கசிவுகளை இடமறியப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
  • மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யும் மின்னியக்கிகளில் சுழல் வட்டுகளின் சூட்டைத் தணிக்கும் ஒரு குளிவூட்டியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
  • ஹைட்ரஜன் வளிமம், ஹைட்ரஜன் அணு பற்றவைப்பு வழி முறையில் ஒரு காப்பு வளிமமாகப் (shielding gas) பயன்படுகிறது.
  • ஹைட்ரஜன் பல கனிம மற்றும் கரிம வேதிப் பொருட்களை உற்பத்தி செய்யும் வழி முறையில் பயன்படுகிறது.
  • ஹைட்ரோ குளோரிக் அமிலம் தயாரிக்கும் முறையில் ஹைட்ரஜன் நேரடியாகப் பயன்படுகிறது.
  • பல உலோகத் தாதுக்களை ஆக்ஸிஜனீக்கம் செய்து பதப்படுத்த ஹைட்ரஜன் பயன்படுகிறது.
  • ஆக்சிஜனோடு கலந்து நீர் தயாரிக்கப் பயன்படுகிறது.

வகைகள்

ஹைட்ரஜனில் ஆர்த்தோ மற்றும் பாரா ஹைட்ரஜன் என இரு வகையுண்டு.[37] அறை வெப்ப நிலையில் இயற்கை ஹைட்ரஜனில் 25% பாராவும்[38], 75% ஆர்த்தோவும் உள்ளன[39] . பாராவில் புரோட்டான் எலெக்ட்ரானின் தற்சுழற்சி ஒன்றுக்கொன்று எதிராகவும், ஆர்தோவில் இணையாகவும் உள்ளன. இவற்றின் ஆற்றல் வேறுபட்டிருப்பதால், இயற்பியல் பண்புகளும் மாறுபட்டிருக்கின்றன. பாரா ஹைட்ரஜனின் உறை மற்றும் கொதி நிலைகள் சாதாரண ஹைட்ரஜனை விட 0.1 டிகிரி செல்சியஸ் தாழ்வாக இருக்கிறது.[40][41] இரு வேறு ஆற்றல் நிலைகளுக்கு இடையே ஏற்படும் நிலை மாற்றத்தினால் உமிழப்படும் ஆற்றலின் அலைநீளம் வானவியலில் முக்கியமானதாகக் கருதப்படுகிறது.

ஹைட்ரஜன், வேதிவினைகளில் ஈடுபடும் போது ஹைட்ரஜன் பிணைப்பை ஏற்படுத்தி ஒரு வழக்கமான எலெக்ட்ரான் பகிர்வுப் பிணைப்புடன், வலுவற்ற புரோட்டான்-எலெக்ட்ரான் பிணைப்பையும் உண்டாக்குகின்றது. இது உயிரியல் மூலக் கூறுகளில் பேரியல் மூலக் கூறுகளை உருவாக்கும் முறைக்கு பயனுடையதாக இருக்கின்றது.

கலைச்சொற்கள்
  • ஈரணு - diatomic
  • மேலுந்து வளிமம் - lifting gas
  • எரிபொருள் கலன் - fuel cell

மேற்கோள்கள்
  1. Simpson, J.A.; Weiner, E.S.C. (1989). "நீரியம்". Oxford English Dictionary. 7 (2nd ). ஒக்ஸ்போர்ட் பல்கலைக்கழகப் பதிப்பகம். பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண்:0-19-861219-2.
  2. "நீரியம்". Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry. (2005). Wylie-Interscience. 797–799. ISBN 0-471-61525-0.
  3. Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks. Oxford: Oxford University Press. பக். 183–191. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண்:0-19-850341-5.
  4. Stwertka, Albert (1996). A Guide to the Elements. Oxford University Press. பக். 16–21. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண்:0-19-508083-1.
  5. Wiberg, Egon; Wiberg, Nils; Holleman, Arnold Frederick (2001). Inorganic chemistry. Academic Press. பக். 240. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண்:0123526515. http://books.google.com/books?id=vEwj1WZKThEC&pg=PA240.
  6. "Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds". CRC Handbook of Chemistry and Physics (81st ). CRC Press. http://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvps_info/engineering/elementmagn.pdf.
  7. Palmer, D. (13 September 1997). "Hydrogen in the Universe". நாசா. பார்த்த நாள் 5 February 2008.
  8. Palmer, David (1997-09-13). "Hydrogen in the Universe". NASA. பார்த்த நாள் 2008-02-05.
  9. Palmer, D. (13 September 1997). "Hydrogen in the Universe". தேசிய வானூர்தியியல் மற்றும் விண்வெளி நிர்வாகம். பார்த்த நாள் 2008-02-05. Note that most of the universe's mass is not in the form of Baryon|chemical elements, however. பார்க்க கரும்பொருள் (வானியல்) மற்றும் கருப்பு ஆற்றல்.
  10. Boyle, Robert "Tracts written by the Honourable Robert Boyle containing new experiments, touching the relation betwixt flame and air..." (London, England: 1672).
  11. Winter, Mark (2007). "Hydrogen: historical information". WebElements Ltd. பார்த்த நாள் 2008-02-05.
  12. "Discovering the Elements". Presenter: Professor Jim Al-Khalili. Chemistry: A Volatile History. பிபிசி. BBC Four. 2010-01-21. 25:40 minutes in.
  13. "Cost reduction and performance increase of PEM electrolysers". FCH JU. பார்த்த நாள் 22 April 2018.
  14. Kruse, B. (2002). "Hydrogen Status og Muligheter" (PDF). Bellona. மூல முகவரியிலிருந்து 16 February 2008 அன்று பரணிடப்பட்டது. பார்த்த நாள் 12 February 2008.
  15. "Hydrogen Status og muligheter". Bellona Norway. பார்த்த நாள் 22 April 2018.
  16. Ogden, J. M. (1999). "Prospects for building a hydrogen energy infrastructure". Annual Review of Energy and the Environment 24: 227–279. doi:10.1146/annurev.energy.24.1.227.
  17. Oxtoby, D. W. (2002). Principles of Modern Chemistry (5th ). Thomson Brooks/Cole. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண்:0-03-035373-4.
  18. "Hydrogen Properties, Uses, Applications". Universal Industrial Gases, Inc. (2007). பார்த்த நாள் 11 March 2008.
  19. Funderburg, E. (2008). "Why Are Nitrogen Prices So High?". The Samuel Roberts Noble Foundation. மூல முகவரியிலிருந்து 9 May 2001 அன்று பரணிடப்பட்டது. பார்த்த நாள் 11 March 2008.
  20. Lees, A. (2007). "Chemicals from salt". BBC. மூல முகவரியிலிருந்து 26 October 2007 அன்று பரணிடப்பட்டது. பார்த்த நாள் 11 March 2008.
  21. Carcassi, M.N.; Fineschi, F. (2005). "Deflagrations of H2–air and CH4–air lean mixtures in a vented multi-compartment environment". Energy 30 (8): 1439–1451. doi:10.1016/j.energy.2004.02.012.
  22. Committee on Alternatives and Strategies for Future Hydrogen Production and Use, US National Research Council, US National Academy of Engineering (2004). The Hydrogen Economy: Opportunities, Costs, Barriers, and R&D Needs. National Academies Press. பக். 240. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண்:0-309-09163-2. http://books.google.com/?id=ugniowznToAC&pg=PA240.
  23. Patnaik, P (2007). A comprehensive guide to the hazardous properties of chemical substances. Wiley-Interscience. பக். 402. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண்:0-471-71458-5. http://books.google.com/?id=-CRRJBVv5d0C&pg=PA402.
  24. Clayton, D.D. (2003). Handbook of Isotopes in the Cosmos: Hydrogen to Gallium. கேம்பிறிட்ஜ் பல்கலைக்கழகப் பதிப்பகம். பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண்:0-521-82381-1.
  25. Kimball, John W. (2003-08-07). "Hydrogen". Kimball's Biology Pages. பார்த்த நாள் 2008-03-04.
  26. IUPAC Compendium of Chemical Terminology, Electronic version, Hydrogen Bond
  27. "Structure and Nomenclature of Hydrocarbons". Purdue University. பார்த்த நாள் 2008-03-23.
  28. "Dihydrogen". O=CHem Directory. University of Southern Maine. பார்த்த நாள் 2009-04-06.
  29. Oda, Y; Nakamura, H.; Yamazaki, T.; Nagayama, K.; Yoshida, M.; Kanaya, S.; Ikehara, M. (1992). "1H NMR studies of deuterated ribonuclease HI selectively labeled with protonated amino acids". Journal of Biomolecular NMR 2 (2): 137–47. doi:10.1007/BF01875525. பப்மெட்:1330130.
  30. The Elements, Theodore Gray, Black Dog & Leventhal Publishers Inc., 2009
  31. Holte, Aurali E.; Houck, Marilyn A.; Collie, Nathan L. (2004). "Potential Role of Parasitism in the Evolution of Mutualism in Astigmatid Mites". Experimental and Applied Acarology (Lubbock: Texas Tech University) 25 (2): 97–107. doi:10.1023/A:1010655610575.
  32. Broad, William J. (November 11, 1991). "Breakthrough in Nuclear Fusion Offers Hope for Power of Future". The New York Times. http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9D0CE4D81030F932A25752C1A967958260&sec=&spon=&pagewanted=all. பார்த்த நாள்: 2008-02-12.
  33. Staff (November 15, 2007). "Tritium". U.S. Environmental Protection Agency. பார்த்த நாள் 2008-02-12.
  34. Nave, C. R. (2006). "Deuterium-Tritium Fusion". HyperPhysics. Georgia State University. பார்த்த நாள் 2008-03-08.
  35. Kendall, Carol; Caldwell, Eric (1998). Fundamentals of Isotope Geochemistry. US Geological Survey. http://wwwrcamnl.wr.usgs.gov/isoig/isopubs/itchch2.html#2.5.1. பார்த்த நாள்: 2008-03-08.
  36. "The Tritium Laboratory". University of Miami (2008). பார்த்த நாள் 2008-03-08.
  37. Staff (2003). "Hydrogen (H2) Properties, Uses, Applications: Hydrogen Gas and Liquid Hydrogen". Universal Industrial Gases, Inc.. பார்த்த நாள் 2008-02-05.
  38. Tikhonov, Vladimir I.; Volkov, Alexander A. (2002). "Separation of Water into Its Ortho and Para Isomers". Science 296 (5577): 2363. doi:10.1126/science.1069513. பப்மெட்:12089435.
  39. Hritz, James (March 2006). "CH. 6 – Hydrogen" (PDF). NASA Glenn Research Center Glenn Safety Manual, Document GRC-MQSA.001. NASA. பார்த்த நாள் 2008-02-05.
  40. Milenko, Yu. Ya.; Sibileva, R. M.; Strzhemechny, M. A (1997). "Natural ortho-para conversion rate in liquid and gaseous hydrogen". Journal of Low Temperature Physics 107 (1–2): 77–92. doi:10.1007/BF02396837. Bibcode: 1997JLTP..107...77M.
  41. Shinitzky, M; Elitzur, Avshalom C. (2006). "Ortho-para spin isomers of the protons in the methylene group". Chirality 18 (9): 754–756. doi:10.1002/chir.20319. பப்மெட்:16856167.

வெளி இணைப்புகள்
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.