হাইড্রোজেন সম্পর্কে আরও জানুন
হাইড্রোজেন হল মহাবিশ্বের সবচেয়ে হালকা রাসায়নিক উপাদান এবং এটি অন্যান্য হাইড্রোজেন পরমাণুর সাথে বন্ধন করতে সক্ষম, একটি গ্যাস তৈরি করে যার বিভিন্ন ব্যবহার রয়েছে
আনস্প্ল্যাশে ফ্লোরেন্সিয়া ভিয়াডানার ছবি
হাইড্রোজেন হল রাসায়নিক উপাদান যার মধ্যে সবচেয়ে ছোট পারমাণবিক ভর (1 u) এবং সবচেয়ে ছোট পারমাণবিক সংখ্যা (Z=1) এখন পর্যন্ত জানা সমস্ত উপাদানের মধ্যে। পর্যায় সারণীর IA পরিবারের (ক্ষারীয় ধাতু) প্রথম পিরিয়ডে অবস্থান করা সত্ত্বেও, হাইড্রোজেনের এই পরিবারের উপাদানগুলির মতো শারীরিক এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য নেই এবং তাই এটির অংশ নয়। সামগ্রিকভাবে, হাইড্রোজেন সমগ্র মহাবিশ্বের সবচেয়ে প্রাচুর্যপূর্ণ উপাদান এবং পৃথিবীতে চতুর্থ বৃহত্তম উপাদান।
হাইড্রোজেনের অনন্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে, অর্থাৎ এটি মানুষের কাছে পরিচিত অন্য কোন রাসায়নিক উপাদানের সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ নয়। হাইড্রোজেন সাধারণত মিথেন এবং জলের মতো বিভিন্ন ধরনের জৈব এবং অজৈব পদার্থের সংমিশ্রণে অংশগ্রহণ করে। যখন এটি রাসায়নিক পদার্থের অংশ নয়, তখন এটি একচেটিয়াভাবে গ্যাসীয় আকারে পাওয়া যায়, যার সূত্র হল H2।
স্বাভাবিক অবস্থায় এবং স্বাভাবিক অবস্থায় হাইড্রোজেন একটি বর্ণহীন, গন্ধহীন এবং স্বাদহীন গ্যাস। এটি একটি অণু যা শক্তি সঞ্চয় করার একটি দুর্দান্ত ক্ষমতা এবং এই কারণে বৈদ্যুতিক এবং তাপ শক্তির একটি পুনর্নবীকরণযোগ্য উত্স হিসাবে এর ব্যবহার ব্যাপকভাবে গবেষণা করা হয়েছে।
হাইড্রোজেন আবিষ্কার
16 শতকের মাঝামাঝি সময়ে, পেরেসেলভ কিছু ধাতুকে অ্যাসিডের সাথে বিক্রিয়া করার সিদ্ধান্ত নেন এবং শেষ পর্যন্ত হাইড্রোজেন পান। যদিও আগে পরীক্ষা করা হয়েছিল, হেনরি ক্যাভেন্ডিশ হাইড্রোজেনকে দাহ্য গ্যাস থেকে আলাদা করতে পেরেছিলেন এবং 1766 সালে এটিকে একটি রাসায়নিক উপাদান হিসেবে বিবেচনা করেছিলেন।
ধাতু নয়, পর্যায় সারণীতে একটি অধাতু তার বিশেষত্ব তৈরি করে। 1773 সালে, এন্টোইন ল্যাভয়েসিয়ার রাসায়নিকটিকে হাইড্রোজেন নাম দেন, যা গ্রীক থেকে এসেছে। হাইড্রো এবং জিন, এবং জল জেনারেটর মানে.
প্রকৃতিতে হাইড্রোজেন
- হাইড্রোজেন হল বিভিন্ন জৈব পদার্থ (প্রোটিন, কার্বোহাইড্রেট, ভিটামিন এবং লিপিড) এবং অজৈব (অ্যাসিড, বেস, লবণ এবং হাইড্রাইড) এর রাসায়নিক গঠনের অংশ;
- বায়ুমণ্ডলীয় বায়ুতে, এটি একটি বায়বীয় আকারে উপস্থিত থাকে, যা আণবিক ফর্ম H2 দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করে, যা দুটি হাইড্রোজেন পরমাণুর মধ্যে সমযোজী বন্ধনের মাধ্যমে গঠন করে;
- হাইড্রোজেনও জলের অণু তৈরি করে, যা জীবনের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ সম্পদ।
হাইড্রোজেন উত্স
পৃথিবীতে, হাইড্রোজেন তার বিশুদ্ধতম আকারে পাওয়া যায় না, তবে তার সম্মিলিত আকারে (হাইড্রোকার্বন এবং ডেরিভেটিভস)। এজন্য বিভিন্ন উৎস থেকে হাইড্রোজেন আহরণ করতে হবে। হাইড্রোজেনের প্রধান উৎস হল:
- প্রাকৃতিক গ্যাস;
- ইথানল;
- মিথানল;
- জল;
- বায়োমাস;
- মিথেন;
- শেওলা এবং ব্যাকটেরিয়া;
- পেট্রল এবং ডিজেল।
পারমাণবিক হাইড্রোজেন বৈশিষ্ট্য
- এর তিনটি আইসোটোপ (একই পারমাণবিক সংখ্যা এবং বিভিন্ন ভর সংখ্যা সহ পরমাণু), যথা প্রোটিয়াম (1H1), ডিউটেরিয়াম (1H2) এবং ট্রিটিয়াম (1H3);
- বৈশিষ্ট্য শুধুমাত্র একটি ইলেকট্রনিক স্তর;
- এটির মূল অংশে একটি একক প্রোটন রয়েছে;
- এটির ইলেকট্রনিক স্তরে শুধুমাত্র একটি ইলেকট্রন রয়েছে;
- নিউট্রনের সংখ্যা আইসোটোপের উপর নির্ভর করে - প্রোটিয়াম (0 নিউট্রন), ডিউটেরিয়াম (1 নিউট্রন) এবং ট্রিটিয়াম (2 নিউট্রন);
- এটি পর্যায় সারণীতে ক্ষুদ্রতম পারমাণবিক ব্যাসার্ধগুলির মধ্যে একটি রয়েছে;
- যে কোনো ধাতব উপাদানের তুলনায় এটির তড়িৎ ঋণাত্মকতা বেশি;
- যে কোনো ধাতব উপাদানের তুলনায় এটির আয়নায়নের সম্ভাবনা বেশি;
- এটি একটি পরমাণু যা একটি ক্যাটেশন (H+) বা একটি anion (H-) এ রূপান্তর করতে সক্ষম।
হাইড্রোজেন পরমাণুর স্থায়িত্ব অর্জিত হয় যখন এটি ভ্যালেন্স শেল (একটি পরমাণুর বাইরের শেল) একটি ইলেকট্রন গ্রহণ করে। আয়নিক বন্ধনে, হাইড্রোজেন একটি ধাতুর সাথে একচেটিয়াভাবে যোগাযোগ করে, এটি থেকে একটি ইলেক্ট্রন অর্জন করে। সমযোজী বন্ধনে, হাইড্রোজেন তার ইলেক্ট্রনকে একটি অ্যামেটাল বা নিজের সাথে ভাগ করে, একক বন্ধন গঠন করে।
আণবিক হাইড্রোজেনের বৈশিষ্ট্য (H2)
- ঘরের তাপমাত্রায় এটি সর্বদা একটি বায়বীয় অবস্থায় পাওয়া যায়;
- এটি একটি দাহ্য গ্যাস;
- এর গলনাঙ্ক -259.2°C;
- এর স্ফুটনাঙ্ক -252.9°C;
- এটির একটি মোলার ভর 2 g/mol এর সমান, এটি সবচেয়ে হালকা গ্যাস;
- এতে জড়িত দুটি হাইড্রোজেন পরমাণুর মধ্যে একটি সিগমা সমযোজী বন্ধন রয়েছে, টাইপ s-s;
- পরমাণুর মধ্যে, দুটি ইলেকট্রন ভাগ করা আছে;
- এটির রৈখিক ধরনের আণবিক জ্যামিতি আছে;
- এর অণুগুলি অ-মেরু;
- এর অণুগুলি প্ররোচিত ডাইপোল বাহিনীর মাধ্যমে যোগাযোগ করে।
আণবিক হাইড্রোজেনের বেশ কয়েকটি যৌগের সাথে দুর্দান্ত রাসায়নিক সম্পর্ক রয়েছে। এই বৈশিষ্ট্যটি একটি পদার্থের অন্যটির সাথে প্রতিক্রিয়া করার ক্ষমতাকে উদ্বিগ্ন করে, কারণ এমনকি যদি দুই বা ততোধিক পদার্থের সংস্পর্শে আনা হয়, কিন্তু তাদের মধ্যে কোন সম্পর্ক নেই, প্রতিক্রিয়া ঘটবে না। এইভাবে, এটি হাইড্রোজেনেশন, জ্বলন এবং সরল বিনিময়ের মতো প্রতিক্রিয়াগুলিতে অংশগ্রহণ করে।
আণবিক হাইড্রোজেন (H2) পাওয়ার উপায়
শারীরিক পদ্ধতি
আণবিক হাইড্রোজেন বায়ুমণ্ডলীয় বায়ু থেকে পাওয়া যেতে পারে, কারণ এটি এই মিশ্রণে উপস্থিত গ্যাসগুলির মধ্যে একটি। এর জন্য, বায়ুমণ্ডলীয় বায়ুকে ভগ্নাংশ তরল পদ্ধতিতে এবং তারপর ভগ্নাংশ পাতনে জমা দেওয়া প্রয়োজন।
রাসায়নিক পদ্ধতি
আণবিক হাইড্রোজেন নির্দিষ্ট রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে পাওয়া যেতে পারে, যেমন:
- সরল বিনিময়: প্রতিক্রিয়া যেখানে একটি নন-নোবল ধাতু (Me) একটি অজৈব অ্যাসিড (HX) এ উপস্থিত হাইড্রোজেনকে স্থানচ্যুত করে, যে কোনও লবণ (MeX) এবং আণবিক হাইড্রোজেন (H2) গঠন করে:
- Me + HX → MeX + H2
- কোকিং কয়লার হাইড্রেশন (কয়লার উপজাত): এই বিক্রিয়ায় কয়লার কার্বন (C) পানিতে থাকা অক্সিজেনের (H2O) সাথে মিথস্ক্রিয়া করে কার্বন মনোক্সাইড এবং হাইড্রোজেন গ্যাস তৈরি করে:
- C + H2O → CO + H2
- জল তড়িৎ বিশ্লেষণ: জল যখন তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়ার অধীন হয়, তখন অক্সিজেন এবং হাইড্রোজেন গ্যাসের গঠন ঘটে:
- H2O(1) → H2(g) + O2(g)
হাইড্রোজেন ইউটিলিটিস
- রকেট বা গাড়ির জন্য জ্বালানি;
- ধাতু কাটার জন্য আর্ক-ফ্ল্যাশ টর্চ (বৈদ্যুতিক শক্তি ব্যবহার করুন);
- ঝালাই;
- জৈব সংশ্লেষণ, আরো সুনির্দিষ্টভাবে হাইড্রোকার্বন হাইড্রোজেনেশন বিক্রিয়ায়;
- জৈব প্রতিক্রিয়া যা চর্বিকে উদ্ভিজ্জ তেলে রূপান্তরিত করে;
- হাইড্রোজেন হ্যালাইড বা হাইড্রোজেনেটেড অ্যাসিডের উৎপাদন;
- সোডিয়াম হাইড্রাইড (NaH) এর মতো ধাতব হাইড্রাইডের উৎপাদন।
হাইড্রোজেন বোমা
হাইড্রোজেন বোমা, এইচ-বোমা, বা থার্মোনিউক্লিয়ার বোমা হল পারমাণবিক বোমা যার ধ্বংসের সর্বাধিক সম্ভাবনা রয়েছে। এর ক্রিয়াকলাপ একটি পারমাণবিক ফিউশন প্রক্রিয়া থেকে উদ্ভূত হয়, তাই এটিকে ফিউশন বোমাও বলা যেতে পারে।
ফিউশন প্রক্রিয়ার ফলে হাইড্রোজেন বোমার বিস্ফোরণ ঘটে, যা খুব উচ্চ তাপমাত্রায়, প্রায় 10 মিলিয়ন ডিগ্রি সেলসিয়াস হয়। প্রোটিয়াম, ডিউটেরিয়াম এবং ট্রিটিয়াম নামক হাইড্রোজেন আইসোটোপের মিলনের মাধ্যমে এই বোমার উৎপাদন প্রক্রিয়া শুরু হয়। হাইড্রোজেন আইসোটোপের সংযোগ পরমাণুর নিউক্লিয়াসকে আরও বেশি শক্তি উৎপন্ন করে, কারণ হিলিয়াম নিউক্লিয়াস তৈরি হয়, যার পারমাণবিক ভর হাইড্রোজেনের চেয়ে 4 গুণ বেশি।
সুতরাং, কোর যে হালকা ছিল ভারী হয়ে ওঠে. অতএব, পারমাণবিক ফিউশন প্রক্রিয়াটি বিদারণের চেয়ে হাজার গুণ বেশি হিংসাত্মক। একটি হাইড্রোজেন বোমার শক্তি 10 মিলিয়ন টন ডিনামাইট পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে, যা পারমাণবিক বোমার থেকে অনেক উচ্চতর স্তরে তেজস্ক্রিয় উপাদান এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ নির্গত করে।
হাইড্রোজেন বোমার প্রথম পরীক্ষা, 1952 সালে, প্রায় 10 মিলিয়ন টন TNT এর সমতুল্য পরিমাণ শক্তি প্রকাশ করেছিল। এটা লক্ষণীয় যে এই ধরনের প্রতিক্রিয়া হল সূর্যের মত নক্ষত্রের শক্তির উৎস।এটি 73% হাইড্রোজেন, 26% হিলিয়াম এবং 1% অন্যান্য উপাদান নিয়ে গঠিত। এটি এই সত্য দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে যে ফিউশন বিক্রিয়াগুলি এর নিউক্লিয়াসে সঞ্চালিত হয়, যেখানে হাইড্রোজেন পরমাণুগুলি হিলিয়াম পরমাণু তৈরি করতে ফিউজ করে।
হাইড্রোজেন সম্পর্কে মজার তথ্য
- আণবিক হাইড্রোজেন বাতাসের চেয়ে হালকা এবং জার্মান কাউন্ট ফার্দিনান্দ ভন জেপেলিন দ্বারা কঠোর এয়ারশিপগুলিতে ব্যবহৃত হয়েছিল, তাই এয়ারশিপগুলির নাম;
- আণবিক হাইড্রোজেন কিছু ব্যাকটেরিয়া এবং শেত্তলা দ্বারা সংশ্লেষিত হতে পারে;
- হাইড্রোজেন পরিষ্কার শক্তি জ্বালানী উৎপাদনে ব্যবহার করা যেতে পারে;
- মিথেন গ্যাস (CH4) হাইড্রোজেনের একটি ক্রমবর্ধমান গুরুত্বপূর্ণ উৎস।
