ما هي أهم مشتقات غاز الهيدروجين وكيف يتم تصنيعها

غاز الهيدروجين الذي يعتبر أخف العناصر الكيميائية على سطح الأرض والذي يحتل حوالي 75 بالمئة من حجم الكون، يتواجد في الغالب على شكل جزيئي من خلال تشكيل رابطة تساهمية مع الذرات الأخرى، وقد تم الاعتماد على ذرة الهيدروجين ذات البروتون الواحد والإلكترون الواحد في تفسير نظرية البنية الذريّة.
 
 · مشتقات الهيدروجين

للهيدروجين مشتقات أو نظائر عدّة (والنظائر تعرف بعددها الكتلي أي مجموع النيوترونات والبروتونات داخل النّواة) ونظائر الهيدروجين منها ما هي مستقرة (أي ثابتة غير مشعة ولا يحدث لها تحول عنصري) وهي الرئيسية، ومنها ما هي غير مستقرة، أما النظائر المستقرة فهي ثلاثة: بروتيوم، ديتيريوم، تريتيوم.

وقد جاء تقسيمها اعتماداً على عدد النيوترونات في أنويتها فلا يوجد عدد ثابت للنيوترونات في أنوية العناصر، وبالنسبة لذرة الهيدروجين فإن الشائع منها ما لا تحتوي ذراته على نيوترونات أي البروتيوم أو بالتسمية الأكثر شيوعاً الهيدروجين-1 وهو يشكل ما يزيد على 99.98%، وهي مكونة لمعظم جزيئات الماء.
 
والنوع الثاني منها هو غاز الهيدروجين-2 الديتيريوم، والذي يحتوي على بروتون ونيوترون واحد في نواته وهو مكوّن من مكونات الماء الثقيل. والنوع الثالث هو غاز الهيدروجين-3 التريتيوم، والذي يحتوي على بروتون ونواتين وتعتبر نسبته أقل من نسبة الديتيريوم في الأرض، ويتكون في طبقة الستراتوسفير الطبقة العليا من الغلاف الجوي وذلك بفعل الأشعة الكونية.
 
أما النّظائر المتبقية فهي نظائر غير مستقرّة أي يحدث تفتت لأنويتها بالتالي تحول عنصري وتطلق إشعاعات، وهي أربعة نظائر:

الهيدروجين-4 ذات البروتون والثلاث أنوية.
الهيدروجين-5 ذات البروتون والأربع أنوية.
الهيدروجين-6 ذات البروتون والخمس أنوية.
الهيدروجين-7 ذات البروتون والست أنوية.

·         طرق تصنيعها

يتم إنتاج الهيدروجين على نحو رئيسي بطريقتين: من الماء، وذلك بواسطة التحليل الكهربائي أو باستخدام مصادر كيميائية وحرارية لفصله إلى مكوناته. أو من الوقود الأحفوري وذلك بتطبيق عملية الإصلاح البخاري على الهيدروكربونات كغاز الميثان والغاز الطبيعي.
 
 كما يحضّر التريتيوم الهيروجين-3، من قذف نظير الليثيوم الطبيعي ليثيوم-6 بالنيوترونات في مفاعل نووي، ويُحضّر الهيدروجين-4 من قذف التريتيوم بنوى ديتيريوم الهيدروجين-2 سريعة الحركة، ويُحضّر الهيدروجين-5 من قذف التريتيوم بنوى تريتيوم سريعة الحركة، أما الهيدروجين-7 فيُحضّر عن طريق قذف البروتيوم بذرات النظير هيليوم-8 وقد تم تحضيره لأول مرة عام 2003.
 
 ·         أهميتها واستخداماتها
 
لابد أنك أجريت ومعلمك في المدرسة عدة تجارب كيميائية، ولابد أنك تتذكر استخدام غاز الهيدروجين في كثير من التجارب، إذ يُستخدم كغاز واقي في عملية اللحام. كما يستخدم كوقود رئيسي في المفاعلات النووية، ويستخدم في توليد الطاقة الحرارية.