يعتبر الاكسجين والهيدروجين

الأكسجين والهيدروجين من أحد أهم عناصر الجدول الدوري والذي يعرفه عنهم بأنه المكونات الرئيسية لجزيء الماء ولكن هل فكرنا ما هو الفرق بينهم وكيف يتم تكوين جزيء الماء منهم  وهل يوجد استخدامات أخرى لهذه الغازات أم لا؟ كل هذا وأكثر سوف نتعرف عليه بالتفصيل في الفقرات التالية.

يعتبر الأكسجين والهيدروجين

 يعتبر الاكسجين والهيدروجين

• هناك الكثير من الناس الذين يجهلون الفرق بين العنصر والمادة والذرات حيث المادة تشكل عدد من العناصر التي تتكون من عدد من الذرات، حيث أن المادة هي كل ما يشمل حيز من الفراغ وتتنوع بين الصلبة والسائلة والغازية والذرة هي أصغر وحدة بناء للمادة.
• لا يتم إعتبار  الأكسجين والهيدروجين مواد لأن لهم نفس النوع من الذرات ويتم استخدامهم في التركيب الأساسي للكثير من المواد مثل الماء.
• يوجد الأكسجين في كل مكان حولنا في الطبيعة بينما الهيدروجين يتواجد بين طبقات الجو العليا.

ما الفرق بين الأوكسجين والهيدروجين؟

تتواجد الكثير من العناصر في الجدول الدوري بنسب كبيرة وضئيلة في الطبيعة ويمثل الأكسجين والهيدروجين نسبة كبيرة حيث يتواجدان في كل مكان يحيط بنا تقريباً والفرق الأساسي بينهم هو احتواء الأكسجين على 8 نيوترونات في نظيره الأكثر استقراراً بينما لا يحتوي الهيدروجين على نيوترونات.

الأوكسجين

• الأوكسجين هو عنصر برقم ذري 8 ويرمز له ب O
• يحتوي نظيره الأكثر استقراراً وشيوعاً على 8 نيوترونات في نواة
• الأكسجين يمتلك اثنان من المدارات s و p
• يحتوي الأكسجين على إلكترونين غير متزاوجين
• الاكسجين لديه القدرة على تشكيل عدد اثنين من الروابط التساهمية.
• الكتلة الذرية للاكسجين هي 15.999 ش.
• غاز الاكسجين هو طوق النجاة والحياة لنا حيث يتنفس به جميع الكائنات الحية المتواجدة على سطح الأرض ويمثل نسبة 21% من الغلاف الجوي فهو يتواجد حولنا في كل مكان وهو أحد العناصر الأساسية في تكوين جزيء الماء.
• في درجة الحرارة والضغط القياسين يتواجد الأكسجين في شكل O2 وهو غاز ديم الرائحة واللون وغير سام.
• يتواجد الأكسجين في شكلين أحدهما O2 وهو الأكسجين والآخر O3 وهو غاز الأوزون الذي يتواجد بصورة أساسية في طبقة الغلاف الجوي العلوي.
• الاكسجين غاز ثقيل نسبياً.

الهيدروجين

• الهيدروجين هو عنصر برقم ذري واحد ورمز H
• لا يحتوي نظيره الأكثر شيوعاً على نيوترونات في نواته.
• يمتلك الهيدروجين مدار واحد فقط.
• الهيدروجين لديه إلكترون واحد غير مشترك مما يجعله غير مستقر.
• الهيدروجين لديه القدرة على تكوين رابطة تساهمية واحدة فقط.
• تم تسجيل الكتلة الذرية للهيدروجين بأنها 1.00794 ش.
• له ثلاث نظائر وهم البروتيوم، الديوتيريوم والتريتيوم وهي تختلف عن بعضها البعض في عدد النيوترونات المتواجدة داخل نواتها وأكثرهم شيرعاً هو البروتيوم حيث يتواجد بوفرة في الطبيعة بنسبة 98%.
• الهيدروجين هو غاز ليس له لون ولا رائحة وغير سام يتم تعبئته تحت درجة حرارة وضغط مناسبين.
• مادة شديدة القابلية للاشتعال وهو أحد مكونات جزء الماء.
• الهيدروجين غاز خفيف.

ما اسم المركب الناتج من تفاعل الهيدروجين مع الاكسجين؟

• ينتج من تفاعل الهيدروجين مع الأكسجين جزيء الماء حيث يحتوي كل جزيء ماء على ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين ويرجع هذا الاكتشاف إلى العالمين هنري كافنديش وجوزيف بريستلي.
• الماء هو مادة شفافة ليس لها لون أو رائحة ومنها خلق الله-عز وجل- كل شيء حي وتشكل المكون الأساسي للمحيطات والبحار والانهار والبحيرات ويمثل أكثر المركبات الكيمائية المنتشرة على سطح كوكب الأرض.
• تتواجد جزيئات الماء في صورة صلبة عند التجمد وسائلة عند الظروف القياسية من الضغط والحرارة أو غازية  عند درجة الغليان ويطلق عليه بخار الماء وتكون في الحالة السائلة مع درجة حرارة الغرفة.
• يتكون جزيء الماء من خلال الرابطة التساهمية التي تربط كلاً من الأكسجين والهيدروجين حيث يتم تشارك الإلكترونات مع بعضها البعض حيث تمتلك ذرة الهيدروجين إلكترون واحد في مدارها الأخير لا تستطيع أن تفقده أو تتخلى عنه لذا تلجأ إلى تكوين رابطة تساهمية مع ذرة هيدروجين أخرى لتشاركها بالإلكترون الوحيد الذي لديها وتعمل على تكوين جزيء الماء.
• الماء النقي يكون لدية خاصية التوصيل الكهربائي ولكنها ضعيفة تزداد مع ذوبان كمية من كلوريد الصوديوم بداخله.
• في بعض الأحيان إذا تم تطبيق طاقة معينة على جزيء الماء تفوق الحرارة المستخدمة في تكوينه فإنه ينتج عنه انفصال للهيدروجين عن الأكسجين وهو ما يسمى بالتحليل الكهربائي للماء.

مخلوط الأوكسيهيدروجين

هو مخلوط انفجاري من الهيدروجين والأكسجين بنسبة 2:1 نفس النسبة المئوية لتركيب الماء ويستخدم من أجل إنتاج شعلات اللحام وتحضير المواد شديدة المقاومة للحرارة. لكن في واقع التجربة يتم استخدامه بنسبة 4:1 أو 5:1 تجنباً لمنع حدوث شعلة مؤكسدة.

مع الاشتعال يتحول المخلوط إلى بخار ماء وينتج عنه حرارة كبيرة تعمل على استمرار الاشتعال وينتج هذا المخلوط من خلال عملية التحليل الكهربائي للماء وفيه يحدث انفصال لغاز الأكسجين عن غاز الهيدروجين عن طريق افجار شديد تصل سرعته إلى 2820 متر/ ثانية.

من الخواص الفيزيائيه التفاعل مع الاكسجين؟

• الأكسجين هو أحد العناصر النشطة كيميائياً وله قدرة كبيرة على التفاعل مع العناصر الأخرى حيث لا يتواجد في الطبيعة على شكل عنصر حر بينما على هيئة جزيء.
• تتميز تفاعلات الأكسجين بأنها تفاعلات أكسدة واختزال حيث يقوم الأكسجين باستقبال إلكترونين من أجل تكوين الأكسيد المتوافق معه.
• يتفاعل الأكسجين مع الهيدروجين ويقوم بتكوين جزيء من الماء.
• الأكسجين يتفاعل مع معظم العناصر الكيميائية ولكن قدر يحدث استثناءات في حالة اللافلزات والفلزات النبيلة.
• في حالة النيتروجين يتفاعل معه الأكسجين في ظروف خاصة مثل البرق في طبقات الغلاف الجوي أو ربما داخل محرك الاحتراق الداخلي.
• الأكسجين يتفاعل مع الفلور تحت درجة حرارة منخفضة وتفريغ كهربائي بينما في الوضع العادي من الضغط ودرجات الحرارة يتفاعل الأكسجين ببطء كبير.
• تتفاعل بعض الفلزات مثل الألومنيوم والتيتانيوم مع الأكسجين وتقوم بتكوين طبقة من الأكسيد على سطحها لكي تمنع استمرار التفاعل وتحميها من التآكل.
• الأكسجين يتفاعل مع الفلزات القلوية ليطي أكاسيد ذات صفات قاعدية مثل أكسيد الصوديوم وأكسيد الكالسيوم.

استخدامات غاز الهيدروجين

• يمثل عنصر الهيدروجين تكوين مهم في الكثير من الصناعات الكيميائية والنفطية.
• أهم دور يلعبه الهيدروجين هو استخدامه في تكوين الأمونيا وتصنيع الأسمدة النيتروجينية من خلال عملية هابر بوش كما أنه يعد عامل أساسي في عملية هدرجة الزيوت النباتية غير المشبعة لتصنيع دهون الفاناسباتي.
• لغاز الهيدروجين الكثير من التطبيقات الفيزيائية والهندسية مثل استخدامه كغاز واقي في عمليات اللحام كما أنه يستخدم في أبحاث التبريد العميق ودراسة الموصلية الفائقة.
• يستخدم الهيدروجين في تبريد المولدات التوربينية لأنه يتميز باللزوجة المنخفضة ومقاومة مائع.
• يتم استخدام غاز الهيدروجين مع النيتروجين من أجل الكشف عن تواجد تسريب دقيق في الأنظمة المستخدمة في محطات توليد الطاقة وصناعة السيارات والمركبات الفضائية.
• يتجه الاتحاد الأوروبي لاستخدام الهيدروجين في الكشف عن تسريب أغلفة الأغذية.
• يستخدم غاز الهيدروجين في اختزال الخامات المعدنية.
• يتم استخدام الهيدروجين في بعض المركبات العضوية مثل الميثانول.
• مادة كلوريد الهيدروجين تم إثبات عدة استخدامات وفوائد لها ويتم تصنيعها من الهيدروجين.