ไฮโดรเจน
ธาตุเคมีที่ใช้สัญลักษณ์ H และมีเลขอะตอม 1 / From Wikipedia, the free encyclopedia
ไฮโดรเจน (อังกฤษ: Hydrogen; ละติน: hydrogenium ไฮโดรเจเนียม) เป็นธาตุเคมีที่มีเลขอะตอม 1 สัญลักษณ์ธาตุคือ H มีน้ำหนักอะตอมเฉลี่ย 1.00794 u (1.007825 u สำหรับไฮโดรเจน-1) ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่เบาที่สุดและพบมากที่สุดในเอกภพ ซึ่งคิดเป็นมวลธาตุเคมีประมาณร้อยละ 75 ของเอกภพ[8] ดาวฤกษ์ในลำดับหลักส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจนในสถานะพลาสมา ธาตุไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติหาได้ค่อนข้างยากบนโลก
Purple glow in its plasma state | ||||||||||||||||||||||||||
Hydrogen | ||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Appearance | Colorless gas | |||||||||||||||||||||||||
Standard atomic weight Ar°(H) | ||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||
Hydrogen in the periodic table | ||||||||||||||||||||||||||
Atomic number (Z) | 1 | |||||||||||||||||||||||||
Group | group 1: hydrogen and alkali metals | |||||||||||||||||||||||||
Period | period 1 | |||||||||||||||||||||||||
Block | s-block | |||||||||||||||||||||||||
Electron configuration | 1s1 | |||||||||||||||||||||||||
Electrons per shell | 1 | |||||||||||||||||||||||||
Physical properties | ||||||||||||||||||||||||||
Phase at STP | gas | |||||||||||||||||||||||||
Melting point | (H2) 13.99 K (−259.16 °C, −434.49 °F) | |||||||||||||||||||||||||
Boiling point | (H2) 20.271 K (−252.879 °C, −423.182 °F) | |||||||||||||||||||||||||
Density (at STP) | 0.08988 g/L | |||||||||||||||||||||||||
when liquid (at m.p.) | 0.07 g/cm3 (solid: 0.0763 g/cm3)[2] | |||||||||||||||||||||||||
when liquid (at b.p.) | 0.07099 g/cm3 | |||||||||||||||||||||||||
Triple point | 13.8033 K, 7.041 kPa | |||||||||||||||||||||||||
Critical point | 32.938 K, 1.2858 MPa | |||||||||||||||||||||||||
Heat of fusion | (H2) 0.117 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||
Heat of vaporization | (H2) 0.904 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||
Molar heat capacity | (H2) 28.836 J/(mol·K) | |||||||||||||||||||||||||
Vapor pressure
| ||||||||||||||||||||||||||
Atomic properties | ||||||||||||||||||||||||||
Oxidation states | −1, 0, +1 (an amphoteric oxide) | |||||||||||||||||||||||||
Electronegativity | Pauling scale: 2.20 | |||||||||||||||||||||||||
Ionization energies |
| |||||||||||||||||||||||||
Covalent radius | 31±5 pm | |||||||||||||||||||||||||
Van der Waals radius | 120 pm | |||||||||||||||||||||||||
Spectral lines of hydrogen | ||||||||||||||||||||||||||
Other properties | ||||||||||||||||||||||||||
Natural occurrence | primordial | |||||||||||||||||||||||||
Crystal structure | hexagonal | |||||||||||||||||||||||||
Speed of sound | 1310 m/s (gas, 27 °C) | |||||||||||||||||||||||||
Thermal conductivity | 0.1805 W/(m⋅K) | |||||||||||||||||||||||||
Magnetic ordering | diamagnetic[3] | |||||||||||||||||||||||||
Molar magnetic susceptibility | −3.98×10−6 cm3/mol (298 K)[4] | |||||||||||||||||||||||||
CAS Number | 12385-13-6 1333-74-0 (H2) | |||||||||||||||||||||||||
History | ||||||||||||||||||||||||||
Discovery | Henry Cavendish[5][6] (1766) | |||||||||||||||||||||||||
Named by | Antoine Lavoisier[7] (1783) | |||||||||||||||||||||||||
Isotopes of hydrogen | ||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||
Category: Hydrogen | references |
ไอโซโทปที่พบมากที่สุดของไฮโดรเจน คือ โปรเทียม (ชื่อพบใช้น้อย สัญลักษณ์ 1H) ซึ่งมีโปรตอนหนึ่งตัวแต่ไม่มีนิวตรอน ในสารประกอบไอออนิก โปรเทียมสามารถรับประจุลบ (แอนไอออนซึ่งมีชื่อว่า ไฮไดรด์ และเขียนสัญลักษณ์ได้เป็น H-) หรือกลายเป็นสปีซีประจุบวก H+ ก็ได้ แคตไอออนหลังนี้เสมือนว่ามีเพียงโปรตอนหนึ่งตัวเท่านั้น แต่ในความเป็นจริง แคตไอออนไฮโดรเจนในสารประกอบไอออนิกเกิดขึ้นเป็นสปีซีที่ซับซ้อนกว่าเสมอ ไฮโดรเจนเกิดเป็นสารประกอบกับธาตุส่วนใหญ่และพบในน้ำและสารประกอบอินทรีย์ส่วนมาก ไฮโดรเจนเป็นส่วนสำคัญในการศึกษาเคมีกรด–เบส โดยมีหลายปฏิกิริยาแลกเปลี่ยนโปรตอนระหว่างโมเลกุลละลายได้ เพราะเป็นอะตอมที่เรียบง่ายที่สุดเท่าที่ทราบ อะตอมไฮโดรเจนจึงได้ใช้ในทางทฤษฎี ตัวอย่างเช่น เนื่องจากเป็นอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าเพียงชนิดเดียวที่มีผลเฉลยเชิงวิเคราะห์ของสมการชเรอดิงเงอร์ การศึกษาการพลังงานและพันธะของอะตอมไฮโดรเจนได้มีบทบาทสำคัญในการพัฒนากลศาสตร์ควอนตัม
มีการสังเคราะห์แก๊สไฮโดรเจนขึ้นเป็นครั้งแรกในต้นคริสต์ศตวรรษที่ 16 โดยการผสมโลหะกับกรดแก่ ระหว่าง ค.ศ. 1766-1781 เฮนรี คาเวนดิชเป็นคนแรกที่สังเกตพบว่า แก๊สไฮโดรเจนเป็นสสารชนิดหนึ่งต่างหาก[9] และจะให้น้ำเมื่อนำไปเผาไหม้ ซึ่งคุณสมบัตินี้เองที่ได้กลายมาเป็นชื่อของไฮโดรเจน ซึ่งเป็นภาษากรีก หมายถึง "ตัวก่อให้เกิดน้ำ" ที่อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน ไฮโดรเจนไร้สี ไร้กลิ่น เป็นอโลหะ ไร้รส ไม่มีพิษ และเป็นแก๊สไดอะตอมที่ไวไฟสูง มีสูตรโมเลกุลคือ H2
การผลิตไฮโดรเจนในเชิงอุตสาหกรรมมาจากการนำแก๊สธรรมชาติมาผ่านกระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ (steam reforming) เป็นหลัก และจากวิธีการผลิตไฮโดรเจนที่ต้องใช้พลังงานสูงกว่า เช่น การแยกน้ำด้วยไฟฟ้า[10] ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ใช้สอยกันใกล้จุดผลิต กระบวนการเชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ (นั่นคือไฮโดรแครกกิง) และการผลิตแอมโมเนีย ซึ่งส่วนใหญ่สำหรับตลาดปุ๋ย เป็นภาคที่มีการใช้ไฮโดรเจนมากที่สุด
ไฮโดรเจนเป็นความกังวลหนึ่งในโลหะวิทยา เพราะไฮโดรเจนสามารถทำให้โลหะหลายชนิดเปราะได้[11] ซึ่งทำให้เป็นการยากขึ้นในการออกแบบสายท่อและถังเก็บ[12]