“ब्रह्मांडात सर्वात प्रचंड प्रमाणात आढळणारा आणि पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर तिसऱ्या क्रमांकाचा प्रचंड प्रमाणात आढळणारा मूलद्रव्य असलेल्या हायड्रोजनची ऊर्जेचा प्रमुख भविष्यातील स्रोत म्हणून कल्पना केली जात आहे.”

निसर्गात आपल्या भोवती असलेल्या सर्व मूलद्रव्यांपैकी हायड्रोजनची अणुरचना सर्वात सोपी आहे. अणुरूपात त्यात फक्त एक प्रोटॉन आणि एक इलेक्ट्रॉन असतात. तथापि, मूलद्रव्यीय स्वरूपात ते द्विपरमाणुक $\left(\mathrm{H_2}\right)$ रेणू म्हणून अस्तित्वात असते आणि त्याला डायहायड्रोजन म्हणतात. ते इतर कोणत्याही मूलद्रव्यापेक्षा जास्त संयुगे तयार करते. हायड्रोजनचा ऊर्जास्रोत म्हणून वापर करून ऊर्जेशी संबंधित जागतिक चिंता मोठ्या प्रमाणात दूर केली जाऊ शकते हे तुम्हाला माहीत आहे का? खरं तर, हायड्रोजनचे औद्योगिक महत्त्व प्रचंड आहे, हे तुम्ही या एककात शिकाल.

९.१ आवर्त सारणीतील हायड्रोजनचे स्थान

हायड्रोजन हे आवर्त सारणीतील पहिले मूलद्रव्य आहे. तथापि, भूतकाळात आवर्त सारणीत त्याच्या स्थानावर चर्चा झाली आहे. आता तुम्हाला माहीत आहे की आवर्त सारणीतील मूलद्रव्ये त्यांच्या इलेक्ट्रॉनी संरूपणानुसार मांडली जातात.

हायड्रोजनचे इलेक्ट्रॉनी संरूपण $1 s^{1}$ आहे. एकीकडे, त्याचे इलेक्ट्रॉनी संरूपण आवर्त सारणीच्या पहिल्या गटातील अल्कधातूंच्या बाह्य इलेक्ट्रॉनी संरूपणासारखे ($n s^{1}$) आहे. दुसरीकडे, हॅलोजन्सप्रमाणे ($n s^{2} n p^{5}$ संरूपण असलेले, आवर्त सारणीच्या सतराव्या गटातील), संबंधित उदात्त वायूचे संरूपण, हेलियम $\left(1 s^{2}\right)$, मिळविण्यासाठी त्याला एक इलेक्ट्रॉन कमी आहे. म्हणून, हायड्रोजनचे अल्कधातूंशी साधर्म्य आहे, जे एक इलेक्ट्रॉन गमावून एकधन आयन तयार करतात, तसेच हॅलोजन्सशी साधर्म्य आहे, जे एक इलेक्ट्रॉन मिळवून एकऋण आयन तयार करतात. अल्कधातूंप्रमाणे, हायड्रोजन ऑक्साइड, हॅलाइड आणि सल्फाइड तयार करते. तथापि, अल्कधातूंच्या विपरीत, त्याची आयनन एन्थॅल्पी खूप जास्त असते आणि सामान्य परिस्थितीत त्यात धात्विक गुणधर्म नसतात. खरं तर, आयनन एन्थॅल्पीच्या बाबतीत, हायड्रोजन हॅलोजन्ससारखेच आहे, $\Delta_{i} H$ ची $\mathrm{Li}$ $520 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}, \mathrm{~F}$ आहे आणि $\mathrm{H}$ ची $1312 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}$ आहे. हॅलोजन्सप्रमाणे, ते द्विपरमाणुक रेणू तयार करते, मूलद्रव्यांशी संयोग पावून हायड्राइड तयार करते आणि मोठ्या संख्येने सहसंयुजी संयुगे तयार करते. तथापि, क्रियाशीलतेच्या बाबतीत, हॅलोजन्सच्या तुलनेत ते खूप कमी आहे.

हायड्रोजनचे, काही अंशी, अल्कधातू आणि हॅलोजन्स दोन्हीशी साधर्म्य असूनही, त्यात त्यांच्यापेक्षा फरक आहे हे लक्षात घेता, आता संबंधित प्रश्न उद्भवतो की आवर्त सारणीत त्याचे स्थान कोठे असावे? हायड्रोजन अणूपासून इलेक्ट्रॉन गमावल्यास $\left(\mathrm{H}^{+}\right)$ चे केंद्रक $\sim 1.510^{-3} \mathrm{pm}$ आकाराचे मिळते. हे ५० ते $200 \mathrm{pm}$ या सामान्य अणु आणि आयनी आकारांच्या तुलनेत अत्यंत लहान आहे. परिणामी, $\mathrm{H}^{+}$ मुक्त स्वरूपात अस्तित्वात नसते आणि नेहमी इतर अणू किंवा रेणूंशी संलग्न असते. अशाप्रकारे, त्याचे वर्तन अद्वितीय आहे आणि म्हणूनच, ते आवर्त सारणीत (एकक ३) स्वतंत्रपणे ठेवणे योग्य आहे.

९.२ डायहायड्रोजन, $\mathrm{H_2}$

९.२.१ आढळ

डायहायड्रोजन हे ब्रह्मांडात सर्वात प्रचंड प्रमाणात आढळणारे मूलद्रव्य आहे (ब्रह्मांडाच्या एकूण वस्तुमानाच्या $70 \%$) आणि सूर्याच्या वातावरणातील प्रमुख मूलद्रव्य आहे. बृहस्पति आणि शनि या विशाल ग्रहांचा बहुतांश भाग हायड्रोजनचा बनलेला आहे. तथापि, त्याच्या हलक्या स्वभावामुळे, पृथ्वीच्या वातावरणात त्याचे प्रमाण (वस्तुमानानुसार $0.15 \%$) खूप कमी आहे. नक्कीच, संयुक्त स्वरूपात ते पृथ्वीच्या कवच आणि महासागरांच्या $15.4 \%$ बनवते. संयुक्त स्वरूपात, पाण्याशिवाय, ते वनस्पती आणि प्राण्यांच्या ऊतकांमध्ये, कर्बोदकांमध्ये, प्रथिनांमध्ये, हायड्रोकार्बन्ससहित हायड्राइड आणि इतर अनेक संयुगांमध्ये आढळते.

९.२.२ हायड्रोजनचे समस्थानिक

हायड्रोजनचे तीन समस्थानिक आहेत: प्रोटियम, ${ _1}^{1} \mathrm{H}$, ड्युटेरियम, ${ _1}^{2} \mathrm{H}$ किंवा D आणि ट्रिटियम, ${ _1}^{3} \mathrm{H}$ किंवा T. हे समस्थानिक एकमेकांपासून कशामुळे वेगळे आहेत हे तुम्ही अंदाज लावू शकता का? हे समस्थानिक न्यूट्रॉनच्या उपस्थितीच्या बाबतीत एकमेकांपासून भिन्न आहेत. सामान्य हायड्रोजन, प्रोटियममध्ये न्यूट्रॉन नसतात, ड्युटेरियममध्ये (जड हायड्रोजन म्हणूनही ओळखले जाते) एक न्यूट्रॉन असतो आणि ट्रिटियममध्ये केंद्रकात दोन न्यूट्रॉन असतात. १९३४ साली, अमेरिकन शास्त्रज्ञ हॅरोल्ड सी. युरी यांना भौतिक पद्धतींनी वस्तुमानांक २ असलेले हायड्रोजन समस्थानिक वेगळे करण्यासाठी नोबेल पारितोषिक मिळाले.

प्रबळ स्वरूप प्रोटियम आहे. स्थलीय हायड्रोजनमध्ये ड्युटेरियमचे $0.0156 \%$ प्रामुख्याने HD स्वरूपात असते. ट्रिटियमचे प्रमाण प्रोटियमच्या प्रति $10^{18}$ अणूंमागे सुमारे एक अणू आहे. या समस्थानिकांपैकी, फक्त ट्रिटियम किरणोत्सर्गी आहे आणि कमी ऊर्जेचे $\beta^{-}$ कण उत्सर्जित करते ($t, 12.33$ वर्षे).

सारणी ९.१ हायड्रोजनचे अणु आणि भौतिक गुणधर्म

समस्थानिकांचे इलेक्ट्रॉनी संरूपण सारखेच असल्याने, त्यांचे रासायनिक गुणधर्म जवळजवळ सारखेच असतात. फरक फक्त त्यांच्या अभिक्रियांच्या दरात असतो, प्रामुख्याने त्यांच्या भिन्न बंध विघटन एन्थॅल्पीमुळे (सारणी ९.१). तथापि, भौतिक गुणधर्मांमध्ये मोठ्या वस्तुमान फरकामुळे ही समस्थानिके लक्षणीयरीत्या भिन्न आहेत.

९.३ डायहायड्रोजनची तयारी, $\mathrm{H_2}$

धातू आणि धातूंच्या हायड्राइडपासून डायहायड्रोजन तयार करण्याच्या अनेक पद्धती आहेत.

९.३.१ डायहायड्रोजनची प्रयोगशाळेतील तयारी

(i) हे सहसा ग्रॅन्युलेटेड झिंकच्या (ग्रॅन्युलेटेड जस्त) दुर्बल हायड्रोक्लोरिक आम्लासोबतच्या अभिक्रियेद्वारे तयार केले जाते.

$\mathrm{Zn}+2 \mathrm{H}^{+} \rightarrow \mathrm{Zn}^{2+}+\mathrm{H_2}$

(ii) झिंकच्या (जस्ताच्या) क्षारद्रावासोबतच्या अभिक्रियेद्वारेही ते तयार करता येते.

$$ \begin{aligned} & \mathrm{Zn}+2 \mathrm{NaOH} \rightarrow \underset{\text { Sodium zincate }}{\mathrm{Na_2} \mathrm{ZnO_2}} +\mathrm{H_2} \\ \end{aligned} $$

९.३.२ डायहायड्रोजनचे व्यावसायिक उत्पादन खालीलप्रमाणे:

सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या प्रक्रिया खालीलप्रमाणे आहेत:

(i) प्लॅटिनम इलेक्ट्रोड वापरून आम्लयुक्त पाण्याच्या विद्युत् अपघटनाने हायड्रोजन मिळते.

$$ 2 \mathrm{H_2} \mathrm{O}(1) \xrightarrow[\text { Traces of acid } / \text { base }]{\text { Electrolyis }} 2 \mathrm{H_2}(\mathrm{~g})+\mathrm{O_2}(\mathrm{~g}) $$

(ii) उच्च शुद्धता (>९९.९५ %) असलेले डायहायड्रोजन निकेल इलेक्ट्रोड दरम्यान उबदार बेरियम हायड्रॉक्साईड द्रावणाचे विद्युत् अपघटन करून मिळवले जाते.

(iii) खारट द्रावणाच्या विद्युत् अपघटनाद्वारे सोडियम हायड्रॉक्साईड आणि क्लोरीनच्या उत्पादनात हे उपउत्पादन म्हणून मिळते. विद्युत् अपघटनादरम्यान, खालील अभिक्रिया घडतात:

अनोडवर: $2 \mathrm{Cl}^{-}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Cl_2}(\mathrm{~g})+2 \mathrm{e}^{-}$

कॅथोडवर: $2 \mathrm{H_2} \mathrm{O}$ (l) $+2 \mathrm{e}^{-} \rightarrow \mathrm{H_2}(\mathrm{~g})+2 \mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq})$

एकूण अभिक्रिया आहे

$$ \begin{gathered} 2 \mathrm{Na}^{+}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{Cl}^{-}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{H_2} \mathrm{O}(\mathrm{l}) \\ \downarrow \\ \mathrm{Cl_2}(\mathrm{~g})+\mathrm{H_2}(\mathrm{~g})+2 \mathrm{Na}^{+}(\mathrm{aq})+2 \mathrm{OH}^{-}(\mathrm{aq}) \end{gathered} $$

(iv) उत्प्रेरकाच्या उपस्थितीत उच्च तापमानात हायड्रोकार्बन्स किंवा कोकवर वाफेची अभिक्रिया केल्यास हायड्रोजन मिळते.

$\mathrm{C_\mathrm{n}} \mathrm{H_2 \mathrm{n} 2} \quad \mathrm{nH_2} \mathrm{O} \quad \underset{\mathrm{Ni}}{1270 \mathrm{~K}} \quad \mathrm{nCO} \quad\left(\begin{array}{lll}2 \mathrm{n} & 1\end{array}\right) \mathrm{H_2}$

उदा.,

$\mathrm{CH_4}(\mathrm{~g})+\mathrm{H_2} \mathrm{O}(\mathrm{g}) \xrightarrow[N i]{1270 \mathrm{~K}} \mathrm{CO}(\mathrm{g})+3 \mathrm{H_2}(\mathrm{~g})$

$\mathrm{CO}$ आणि $\mathrm{H_2}$ यांच्या मिश्रणाला वॉटर गॅस म्हणतात. $\mathrm{CO}$ आणि $\mathrm{H_2}$ या मिश्रणाचा मेथनॉल आणि अनेक हायड्रोकार्बन्सच्या संश्लेषणासाठी वापर केला जात असल्याने, त्याला संश्लेषण वायू किंवा ‘सिंगॅस’ असेही म्हणतात. आजकाल ‘सिंगॅस’ सांडपाणी, लाकूड भुसा, स्क्रॅप लाकूड, वृत्तपत्रे इत्यादीपासून तयार केला जातो. कोळशापासून ‘सिंगॅस’ तयार करण्याच्या प्रक्रियेला ‘कोल गॅसिफिकेशन’ म्हणतात.

$\mathrm{C}(\mathrm{s})+\mathrm{H_2} \mathrm{O}(\mathrm{g}) \xrightarrow{1270 \mathrm{~K}} \mathrm{CO}(\mathrm{g})+\mathrm{H_2}(\mathrm{~g})$

लोह क्रोमेट हे उत्प्रेरक म्हणून वापरून सिंगॅस मिश्रणातील कार्बन मोनॉक्साईडची वाफेसोबत अभिक्रिया करून डायहायड्रोजनचे उत्पादन वाढवता येते.

$\mathrm{CO}(\mathrm{g})+\mathrm{H_2} \mathrm{O}(\mathrm{g}) \xrightarrow[\text { catalyst }]{673 \mathrm{~K}} \mathrm{CO_2}(\mathrm{~g})+\mathrm{H_2}(\mathrm{~g})$

याला वॉटर-गॅस शिफ्ट अभिक्रिया म्हणतात. सोडियम आर्सेनाइट द्रावणाने स्क्रबिंग करून कार्बन डायऑक्साइड काढून टाकले जाते.

सध्या औद्योगिक डायहायड्रोजनपैकी $\sim 77 \%$ पेट्रोकेमिकल्सपासून, $18 \%$ कोळशापासून, $4 \%$ जलीय द्रावणांच्या विद्युत् अपघटनापासून आणि $1 \%$ इतर स्रोतांपासून तयार केले जाते.

९.४ डायहायड्रोजनचे गुणधर्म

९.४.१ भौतिक गुणधर्म

डायहायड्रोजन हा एक रंगहीन, गंधहीन, चवहीन, ज्वलनशील वायू आहे. तो हवेपेक्षा हलका असतो आणि पाण्यात अद्राव्य असतो. त्याचे इतर भौतिक गुणधर्म ड्युटेरियमसह सारणी ९.१ मध्ये दिले आहेत.

९.४.२ रासायनिक गुणधर्म

डायहायड्रोजनचे (आणि त्या बाबतीत कोणत्याही रेणूचे) रासायनिक वर्तन, मोठ्या प्रमाणात, बंध विघटन एन्थॅल्पीद्वारे निश्चित केले जाते. $\mathrm{H}-\mathrm{H}$ बंध विघटन एन्थॅल्पी ही कोणत्याही मूलद्रव्याच्या दोन अणूंमधील एकल बंधासाठी सर्वात जास्त असते. या वस्तुस्थितीवरून तुम्ही कोणते अनुमान काढाल? या घटकामुळेच डायहायड्रोजनचे त्याच्या अणूंमध्ये विघटन केवळ $\sim 0.081 \%$ असते, सुमारे $2000 \mathrm{~K}$, जे $5000 \mathrm{~K}$ वर $95.5 \%$ पर्यंत वाढते. तसेच, उच्च $\mathrm{H}-\mathrm{H}$ बंध एन्थॅल्पीमुळे खोलीच्या तापमानावर ते तुलनेने निष्क्रिय असते. अशाप्रकारे, अण्विक हायड्रोजन उच्च तापमानात विद्युत् आर्कमध्ये किंवा पराबैंगनी किरणोत्सर्गाखाली तयार होते. त्याची कक्षा $1 s^{1}$ इलेक्ट्रॉनी संरूपणासह अपूर्ण असल्याने, ते जवळजवळ सर्व मूलद्रव्यांशी संयोग पावते. हे (i) एकमेव इलेक्ट्रॉन गमावून $\mathrm{H}^{+}$ देऊन, (ii) एक इलेक्ट्रॉन मिळवून $\mathrm{H}^{-}$ तयार करून, आणि (iii) इलेक्ट्रॉन्सचे सहभाजन करून एकल सहसंयुजी बंध तयार करून अभिक्रिया पूर्ण करते.

डायहायड्रोजनचे रसायनशास्त्र खालील अभिक्रियांद्वारे स्पष्ट केले जाऊ शकते:

हॅलोजन्ससोबत अभिक्रिया: ते हॅलोजन्स, $\mathrm{X_2}$ सोबत अभिक्रिया करून हायड्रोजन हॅलाइड, $\mathrm{HX}$, $\mathrm{H_2}(\mathrm{~g})+\mathrm{X_2}(\mathrm{~g}) \rightarrow 2 \mathrm{HX}(\mathrm{g}) \quad(\mathrm{X}=\mathrm{F}, \mathrm{Cl}, \mathrm{Br}, \mathrm{I})$ देते

फ्लोरिनसोबतची अभिक्रिया अंधारातही घडते, तर आयोडीनसोबत उत्प्रेरकाची आवश्यकता असते.

डायऑक्सिजनसोबत अभिक्रिया: ते डायऑक्सिजनसोबत अभिक्रिया करून पाणी तयार करते. ही अभिक्रिया अत्यंत उष्मादायी आहे.

$2 \mathrm{H_2}(\mathrm{~g})+\mathrm{O_2}(\mathrm{~g}) \xrightarrow{\text { catalyst or heating }} 2 \mathrm{H_2} \mathrm{O}(\mathrm{l})$;

$$ \Delta H^{\ominus}=-285.9 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1} $$

डायनायट्रोजनसोबत अभिक्रिया: डायनायट्रोजनसोबत ते अमोनिया तयार करते.

$$ \begin{aligned} & & 3 \mathrm{H_2}(\mathrm{~g})+\mathrm{N_2}(\mathrm{~g}) \xrightarrow{\text { 673K, 200atm }} 2 \mathrm{NH_3}(\mathrm{~g}) ; \\ & & \Delta H^{\ominus}=-92.6 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1} \end{aligned} $$

हॅबर प्रक्रियेद्वारे अमोनियाच्या उत्पादनाची ही पद्धत आहे.

धातूंसोबत अभिक्रिया: अनेक धातूंसोबत उच्च तापमानात ते संयोग पावून संबंधित हायड्राइड तयार करते (कलम ९.५)

$\mathrm{H_2}(\mathrm{~g})+2 \mathrm{M}(\mathrm{g}) \rightarrow 2 \mathrm{MH}(\mathrm{s})$

जिथे $\mathrm{M}$ हा अल्कधातू आहे

धातू आयन आणि धातू ऑक्साइडसोबत अभिक्रिया: ते जलीय द्रावणातील काही धातू आयन आणि धातूंचे ऑक्साइड (लोहापेक्षा कमी क्रियाशील) संबंधित धातूंमध्ये अपचयित करते.

$$ \begin{aligned} & \mathrm{H_2}(\mathrm{~g})+\mathrm{Pd}^{2+}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{Pd}(\mathrm{s})+2 \mathrm{H}^{+}(\mathrm{aq}) \\ & \mathrm{yH_2}(\mathrm{~g})+\mathrm{M_\mathrm{x}} \mathrm{O_\mathrm{y}}(\mathrm{s}) \rightarrow \mathrm{xM}(\mathrm{s})+\mathrm{yH_2} \mathrm{O}(\mathrm{l}) \end{aligned} $$

सेंद्रिय संयुगांसोबत अभिक्रिया: उत्प्रेरकाच्या उपस्थितीत ते अनेक सेंद्रिय संयुगांसोबत अभिक्रिया करून व्यावसायिक महत्त्वाची उपयुक्त हायड्रोजनीकृत उत्पादने देते. उदाहरणार्थ: (i) निकेल हे उत्प्रेरक म्हणून वापरून वनस्पती तेलांचे हायड्रोजनीकरण केल्यास खाण्यायोग्य चरबी (मार्गरीन आणि वनस्पती तूप) मिळते

(ii) ऑलेफिन्सच्या हायड्रोफॉर्मिलेशनमुळे ऍल्डिहाइड मिळतात जी पुढे अपचयित होऊन अल्कोहोल देतात.

$$ \begin{aligned} & \mathrm{H_2}+\mathrm{CO}+\mathrm{RCH}=\mathrm{CH_2} \rightarrow \mathrm{RCH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CHO} \\ & \mathrm{H_2}+\mathrm{RCH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CHO} \rightarrow \mathrm{RCH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{OH} \end{aligned} $$

समस्या ९.१

डायहायड्रोजनच्या (i) क्लोरीन, (ii) सोडियम, आणि (iii) कॉपर(II) ऑक्साईडसोबतच्या अभिक्रियांवर टिप्पणी करा.

उत्तर

(i) डायहायड्रोजन क्लोरीनचे क्लोराईड $\left(\mathrm{Cl}^{-}\right)$ आयनमध्ये अपचयन करते आणि स्वतः क्लोरीनद्वारे $\mathrm{H}^{+}$ आयनमध्ये ऑक्सीकृत होऊन हायड्रोजन क्लोराईड तयार करते. $\mathrm{H}$ आणि $\mathrm{Cl}$ दरम्यान इलेक्ट्रॉन जोडीचे सहभाजन होऊन सहसंयुजी रेणू तयार होतो.

(ii) डायहायड्रोजनचे सोडियमद्वारे अपचयन होऊन $\mathrm{NaH}$ तयार होते. $\mathrm{Na}$ पासून $\mathrm{H}$ मध्ये एक इलेक्ट्रॉन हस्तांतरित होऊन आयनिक संयुग, $\mathrm{Na}^{+} \mathrm{H}^{-}$ तयार होते.

(iii) डायहायड्रोजन कॉपर(II) ऑक्साईडचे शून्य ऑक्सीकरण स्थितीतील कॉपरमध्ये अपचयन करते आणि स्वतः $\mathrm{H_2} \mathrm{O}$ मध्ये ऑक्सीकृत होते, जो एक सहसंयुजी रेणू आहे.

९.४.३ डायहायड्रोजनचे उपयोग

• डायहायड्रोजनचा सर्वात मोठा एकल उपयोग अमोनियाच्या संश्लेषणात आहे जो नायट्रिक आम्ल आणि नत्रयुक्त खतांच्या उत्पादनात वापरला जातो.
• सोयाबीन, कापूस बिया इत्यादी बहुअसंतृप्त वनस्पती तेलांच्या हायड्रोजनीकरणाद्वारे वनस्पती तूप तयार करण्यासाठी डायहायड्रोजन वापरले जाते.
• मोठ्या प्रमाणातील सेंद्रिय रसायने, विशेषतः मेथनॉल, तयार करण्यासाठी ते वापरले जाते.

$$ \mathrm{CO}(\mathrm{g})+2 \mathrm{H_2}(\mathrm{~g}) \xrightarrow[\text { catalyst }]{\text { cobalt }} \mathrm{CH_3} \mathrm{OH}(\mathrm{l}) $$

• धातूंची हायड्राइड तयार करण्यासाठी (कलम ९.५) ते मोठ्या प्रमाणात वापरले जाते.
• हायड्रोजन क्लोराईड, एक अत्यंत उपयुक्त रसायन, तयार करण्यासाठी ते वापरले जाते.
• धातुकर्म प्रक्रियांमध्ये, जड धातूंच्या ऑक्साइडचे धातूंमध्ये अपचयन करण्यासाठी ते वापरले जाते.
• अण्विक हायड्रोजन आणि ऑक्सी-हायड्रोजन टॉर्च कटिंग आणि वेल्डिंग कामांसाठी वापरले जातात. अण्विक हायड्रोजन अणू (विद्युत् आर्कच्या मदतीने डायहायड्रोजनच्या विघटनाने तयार केलेले) वेल्ड करायच्या पृष्ठभागावर पुन्हा संयोग पावण्यासाठी सोडले जातात जेणेकरून $4000 \mathrm{~K}$ चे तापमान निर्माण होईल.
• अंतराळ संशोधनात ते रॉकेट इंधन म्हणून वापरले जाते.
• विद्युत ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी इंधन सेलमध्ये डायहायड्रोजन वापरले जाते. पारंपारिक जीवाश्म इंधन आणि विद्युत शक्तीच्या तुलनेत याचे अनेक फायदे आहेत. ते कोणतेही प्रदूषण निर्माण करत नाही आणि गॅसोलीन आणि इतर इंधनांच्या तुलनेत इंधनाच्या प्रति एकक वस्तुमानामागे जास्त ऊर्जा सोडते.

९.५ हायड्राइड

डायहायड्रोजन, विशिष्ट अभिक्रिया परिस्थितीत, उदात्त वायूंव्यतिरिक्त जवळजवळ सर्व मूलद्रव्यांशी संयोग पावून द्विअंगी संयुगे तयार करते, ज्यांना हायड्राइड म्हणतात. जर ‘$\mathrm{E}$’ हे मूलद्रव्याचे चिन्ह असेल तर हायड्राइड $\mathrm{EH_\mathrm{x}}$ (उदा., $\mathrm{MgH_2}$) किंवा $\mathrm{E_\mathrm{m}} \mathrm{H_\mathrm{n}}$ (उदा., $\mathrm{B_2} \mathrm{H_6}$) असे व्यक्त केले जाऊ शकते.

हायड्राइडचे वर्गीकरण तीन प्रकारात केले जाते:

(i) आयनिक किंवा क्षारसदृश हायड्राइड

(ii) सहसंयुजी किंवा आण्विक हायड्राइड

(iii) धात्विक किंवा असंख्यात्मक हायड्राइड

९.५.१ आयनिक किंवा क्षारसदृश हायड्राइड

हे डायहायड्रोजनची संख्यात्मक संयुगे आहेत जी s-खंडातील बहुतेक मूलद्रव्यांसोबत तयार होतात जी स्वभावाने अत्यंत विद्युतधन असतात. तथापि, $\mathrm{LiH}, \mathrm{BeH_2}$ आणि $\mathrm{MgH_2}$ सारख्या हलक्या धातूंच्या हायड्राइडमध्ये लक्षणीय सहसंयुजी स्वभाव आढळतो. खरं तर $\mathrm{BeH_2}$ आणि $\mathrm{MgH_2}$ बहुलकीय रचनेचे असतात. आयनिक हायड्राइड घन अवस्थेत स्फटिकीय, अबाष्पशील आणि विद्युत् अवाहक असतात. तथापि, त्यांच्या द्रावांचे विद्युतवहन होते आणि विद्युत् अपघटन केल्यावर अनोडवर डायहायड्रोजन वायू मुक्त होतो, ज्यामुळे $\mathrm{H}^{-}$ आयनाचे अस्तित्व निश्चित होते.

$2 \mathrm{H}^{-}($ द्राव $) \xrightarrow{\text { anode }} \mathrm{H_2}(\mathrm{~g})+2 \mathrm{e}^{-}$

क्षारसदृश हायड्राइड पाण्यासोबत प्रखर अभिक्रिया करून डायहायड्रोजन वायू तयार करतात.

$\mathrm{NaH}(\mathrm{s})+\mathrm{H_2} \mathrm{O}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{NaOH}(\mathrm{aq})+\mathrm{H_2}(\mathrm{~g})$

लिथियम हायड्राइड मध्यम तापमानात $\mathrm{O_2}$ किंवा $\mathrm{Cl_2}$ सोबत तुलनेने निष्क्रिय असते. म्हणूनच, इतर उपयुक्त हायड्राइड तयार करण्यासाठी ते वापरले जाते, उदा.,

$$ \begin{aligned} & 8 \mathrm{LiH}+\mathrm{Al_2} \mathrm{Cl_6} \rightarrow 2 \mathrm{LiAlH_4}+6 \mathrm{LiCl} \\ & 2 \mathrm{LiH}+\mathrm{B_2} \mathrm{H_6} \rightarrow 2 \mathrm{LiBH_4} \end{aligned} $$

९.५.२ सहसंयुजी किंवा आण्विक हायड्राइड

डायहायड्रोजन $p$-खंडातील बहुतेक मूलद्रव्यांसोबत आण्विक संयुगे तयार करते. सर्वात परिचित उदाहरणे $\mathrm{CH_4}, \mathrm{NH_3}, \mathrm{H_2} \mathrm{O}$ आणि $\mathrm{HF}$ आहेत. सोयीसाठी अधातूंची हायड्रोजन संयुगे देखील हायड्राइड मानली गेली आहेत. सहसंयुजी असल्याने, ती बाष्पशील संयुगे असतात.

आण्विक हायड्राइडचे त्यांच्या लुईस रचनेतील इलेक्ट्रॉन आणि बंधांच्या सापेक्ष संख्येनुसार पुढीलप्रमाणे वर्गीकरण केले जाते:

(i) इलेक्ट्रॉन-कमी, (ii) इलेक्ट्रॉन-निश्चित, आणि (iii) इलेक्ट्रॉन-समृद्ध हायड्राइड.

इलेक्ट्रॉन-कमी हायड्राइड, नावाप्रमाणेच, त्याची पारंप