“பிரபஞ்சத்தில் மிகுதியாகக் காணப்படும் தனிமமும், பூமியின் மேற்பரப்பில் மூன்றாவது அதிகமாகக் காணப்படும் தனிமமுமான ஹைட்ரஜன், எதிர்காலத்தின் முக்கிய ஆற்றல் மூலமாகக் கருதப்படுகிறது.”

இயற்கையில் நம்மைச் சுற்றியுள்ள அனைத்து தனிமங்களிலும் ஹைட்ரஜனுக்கு எளிய அணு அமைப்பு உள்ளது. அணு வடிவத்தில் இது ஒரு புரோட்டானும் ஒரு எலக்ட்ரானும் மட்டுமே கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், தனிம வடிவத்தில் இது ஈரணு $\left(\mathrm{H_2}\right)$ மூலக்கூறாக உள்ளது மற்றும் டைஹைட்ரஜன் என அழைக்கப்படுகிறது. இது வேறு எந்த தனிமத்தையும் விட அதிக சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது. ஆற்றல் தொடர்பான உலகளாவிய கவலை, ஹைட்ரஜனை ஆற்றல் மூலமாகப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் பெருமளவில் தீர்க்கப்படலாம் என்பதை நீங்கள் அறிவீர்களா? உண்மையில், இந்த அலகில் நீங்கள் கற்றுக்கொள்ளும் விதத்தில், ஹைட்ரஜன் தொழில்துறை முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது.

9.1 ஆவர்த்தன அட்டவணையில் ஹைட்ரஜனின் இடம்

ஆவர்த்தன அட்டவணையில் ஹைட்ரஜன் முதல் தனிமமாகும். இருப்பினும், கடந்த காலத்தில் அதன் இடம் பற்றி விவாதிக்கப்பட்டு வந்துள்ளது. இப்போது நீங்கள் அறிந்தபடி, ஆவர்த்தன அட்டவணையில் உள்ள தனிமங்கள் அவற்றின் மின்னணு அமைப்புகளுக்கு ஏற்ப வரிசைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன.

ஹைட்ரஜனின் மின்னணு அமைப்பு $1 s^{1}$ ஆகும். ஒரு வகையில், அதன் மின்னணு அமைப்பு ஆவர்த்தன அட்டவணையின் முதல் தொகுதியைச் சேர்ந்த கார உலோகங்களின் வெளிப்புற மின்னணு அமைப்பை ( $n s^{1}$ ) ஒத்திருக்கிறது. மறுபுறம், ஆவர்த்தன அட்டவணையின் பதினேழாவது தொகுதியைச் சேர்ந்த ஹாலோஜன்களைப் போல ( $n s^{2} n p^{5}$ அமைப்புடன்), தொடர்புடைய உன்னீர் வாயு அமைப்பான ஹீலியம் $\left(1 s^{2}\right)$ வரை ஒரு எலக்ட்ரானுக்குக் குறைவாக உள்ளது. எனவே, ஹைட்ரஜனுக்கு, ஒரு எலக்ட்ரானை இழந்து ஒற்றை நேர்மின் அயனிகளை உருவாக்கும் கார உலோகங்களுடனும், ஒரு எலக்ட்ரானைப் பெற்று ஒற்றை எதிர்மின் அயனியை உருவாக்கும் ஹாலோஜன்களுடனும் ஒற்றுமை உள்ளது. கார உலோகங்களைப் போலவே, ஹைட்ரஜன் ஆக்சைடுகள், ஹாலைடுகள் மற்றும் சல்பைடுகளை உருவாக்குகிறது. இருப்பினும், கார உலோகங்களைப் போலல்லாமல், இது மிக அதிக அயனியாக்க என்தால்பியைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் சாதாரண நிலைகளில் உலோகப் பண்புகளைக் கொண்டிருக்கவில்லை. உண்மையில், அயனியாக்க என்தால்பியின் அடிப்படையில், ஹைட்ரஜன் ஹாலோஜன்களுடன் அதிக ஒற்றுமை கொண்டுள்ளது, $\mathrm{Li}$ இன் $\Delta_{i} H$ ஆனது $520 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}, \mathrm{~F}$ ஆகும் மற்றும் $\mathrm{H}$ இன் $1680 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}$ ஆனது $1312 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}$ ஆகும். ஹாலோஜன்களைப் போலவே, இது ஒரு ஈரணு மூலக்கூறை உருவாக்குகிறது, ஹைட்ரைடுகள் மற்றும் பெருமளவு சகப்பிணைப்பு சேர்மங்களை உருவாக்க தனிமங்களுடன் இணைகிறது. இருப்பினும், வினைத்திறன் அடிப்படையில், இது ஹாலோஜன்களுடன் ஒப்பிடும்போது மிகவும் குறைவாக உள்ளது.

ஹைட்ரஜன் ஒரு அளவிற்கு கார உலோகங்கள் மற்றும் ஹாலோஜன்கள் இரண்டுடனும் ஒற்றுமை கொண்டிருந்தபோதிலும், அது அவற்றிலிருந்து வேறுபடுகிறது. இப்போது அது ஆவர்த்தன அட்டவணையில் எங்கு வைக்கப்பட வேண்டும் என்பது தொடர்பான பொருத்தமான கேள்வி எழுகிறது. ஹைட்ரஜன் அணுவிலிருந்து எலக்ட்ரானை இழப்பது $\sim 1.510^{-3} \mathrm{pm}$ அளவின் $\left(\mathrm{H}^{+}\right)$ கருவை விளைவிக்கிறது. இது 50 முதல் $200 \mathrm{pm}$ வரையிலான சாதாரண அணு மற்றும் அயனி அளவுகளுடன் ஒப்பிடும்போது மிகவும் சிறியது. இதன் விளைவாக, $\mathrm{H}^{+}$ சுதந்திரமாக இல்லை மற்றும் எப்போதும் மற்ற அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளுடன் தொடர்புடையது. எனவே, இது நடத்தையில் தனித்துவமானது மற்றும், எனவே, ஆவர்த்தன அட்டவணையில் தனியாக சிறந்த முறையில் வைக்கப்படுகிறது (அலகு 3).

9.2 டைஹைட்ரஜன், $\mathrm{H_2}$

9.2.1 நிகழ்வு

டைஹைட்ரஜன் பிரபஞ்சத்தில் மிகுதியாகக் காணப்படும் தனிமமாகும் (பிரபஞ்சத்தின் மொத்த நிறையில் $70 \%$) மற்றும் சூரிய வளிமண்டலத்தில் முக்கிய தனிமமாகும். வியாழன் மற்றும் சனி போன்ற பெரிய கிரகங்கள் பெரும்பாலும் ஹைட்ரஜனைக் கொண்டுள்ளன. இருப்பினும், அதன் இலகுவான தன்மை காரணமாக, பூமியின் வளிமண்டலத்தில் இது மிகவும் குறைவாகவே உள்ளது (நிறை அடிப்படையில் $0.15 \%$). நிச்சயமாக, சேர்க்கப்பட்ட வடிவத்தில் இது பூமியின் மேலோடு மற்றும் பெருங்கடல்களில் $15.4 \%$ ஆக உள்ளது. சேர்க்கப்பட்ட வடிவத்தில், நீரைத் தவிர, இது தாவர மற்றும் விலங்கு திசுக்கள், கார்போஹைட்ரேட்டுகள், புரதங்கள், ஹைட்ரோகார்பன்கள் உட்பட ஹைட்ரைடுகள் மற்றும் பல சேர்மங்களில் காணப்படுகிறது.

9.2.2 ஹைட்ரஜனின் ஐசோடோப்புகள்

ஹைட்ரஜனுக்கு மூன்று ஐசோடோப்புகள் உள்ளன: புரோட்டியம், ${ _1}^{1} \mathrm{H}$, டியூட்டிரியம், ${ _1}^{2} \mathrm{H}$ அல்லது D மற்றும் ட்ரிடியம், ${ _1}^{3} \mathrm{H}$ அல்லது T. இந்த ஐசோடோப்புகள் ஒன்றுக்கொன்று எவ்வாறு வேறுபடுகின்றன என்பதை நீங்கள் யூகிக்க முடியுமா? இந்த ஐசோடோப்புகள் நியூட்ரான்களின் இருப்பைப் பொறுத்து ஒன்றுக்கொன்று வேறுபடுகின்றன. சாதாரண ஹைட்ரஜனான புரோட்டியத்தில் நியூட்ரான்கள் இல்லை, டியூட்டிரியத்தில் (கன ஹைட்ரஜன் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது) ஒன்று மற்றும் ட்ரிடியத்தில் கருவில் இரண்டு நியூட்ரான்கள் உள்ளன. 1934 ஆம் ஆண்டில், ஒரு அமெரிக்க விஞ்ஞானியான ஹரோல்ட் சி. யூரி, நிறை எண் 2 கொண்ட ஹைட்ரஜன் ஐசோடோப்பை இயற்பியல் முறைகளால் பிரித்ததற்காக நோபல் பரிசைப் பெற்றார்.

ஆதிக்கம் செலுத்தும் வடிவம் புரோட்டியம் ஆகும். பூமியின் ஹைட்ரஜனில் பெரும்பாலும் HD வடிவில் $0.0156 \%$ டியூட்டிரியம் உள்ளது. ட்ரிடியம் செறிவு புரோட்டியத்தின் $10^{18}$ அணுக்களுக்கு ஒரு அணு வீதம் உள்ளது. இந்த ஐசோடோப்புகளில், ட்ரிடியம் மட்டுமே கதிரியக்கத் தன்மை கொண்டது மற்றும் குறைந்த ஆற்றல் $\beta^{-}$ துகள்களை வெளியிடுகிறது ( ⟦62⟆ ஆண்டுகள்).

அட்டவணை 9.1 ஹைட்ரஜனின் அணு மற்றும் இயற்பியல் பண்புகள்

ஐசோடோப்புகள் ஒரே மின்னணு அமைப்பைக் கொண்டிருப்பதால், அவை கிட்டத்தட்ட ஒரே வேதியியல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. ஒரே வித்தியாசம் அவற்றின் வினைவேகங்களில், முக்கியமாக அவற்றின் வெவ்வேறு பிணைப்பு பிரிப்பு என்தால்பியின் காரணமாகும் (அட்டவணை 9.1). இருப்பினும், இயற்பியல் பண்புகளில் இந்த ஐசோடோப்புகள் அவற்றின் பெரிய நிறை வேறுபாடுகளின் காரணமாக கணிசமாக வேறுபடுகின்றன.

9.3 டைஹைட்ரஜனின் தயாரிப்பு, $\mathrm{H_2}$

உலோகங்கள் மற்றும் உலோக ஹைட்ரைடுகளிலிருந்து டைஹைட்ரஜனைத் தயாரிப்பதற்கான பல முறைகள் உள்ளன.

9.3.1 டைஹைட்ரஜனின் ஆய்வகத் தயாரிப்பு

(i) இது பொதுவாக துகளாக்கப்பட்ட துத்தநாகத்தை நீர்த்த ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலத்துடன் வினைபுரிவதன் மூலம் தயாரிக்கப்படுகிறது.

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

(ii) துத்தநாகத்தை கார நீருடன் வினைபுரிவதன் மூலமும் இதைத் தயாரிக்கலாம்.

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

9.3.2 டைஹைட்ரஜனின் வணிக உற்பத்தி கீழே:

பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் செயல்முறைகள் கீழே கோடிட்டுக் காட்டப்பட்டுள்ளன:

(i) பிளாட்டினம் மின்முனைகளைப் பயன்படுத்தி அமிலமூட்டிய நீரின் மின்னாற்பகுப்பு ஹைட்ரஜனைத் தருகிறது.

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

(ii) உயர் தூய்மை (>99.95 %) டைஹைட்ரஜன், வெப்பமான பேரியம் ஹைட்ராக்சைடு நீர்க்கரைசலை நிக்கல் மின்முனைகளுக்கு இடையே மின்னாற்பகுப்பு செய்வதன் மூலம் பெறப்படுகிறது.

(iii) உப்பு நீர் கரைசலின் மின்னாற்பகுப்பு மூலம் சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு மற்றும் குளோரின் தயாரிப்பில் இது ஒரு துணைப் பொருளாகக் கிடைக்கிறது. மின்னாற்பகுப்பின் போது, நடக்கும் வினைகள்:

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

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

மொத்த வினை

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

(iv) வினையூக்கியின் முன்னிலையில் உயர் வெப்பநிலையில் ஹைட்ரோகார்பன்கள் அல்லது கோக்கு மீது நீராவியின் வினை ஹைட்ரஜனைத் தருகிறது.

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

எ.கா.,

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

$\mathrm{CO}$ மற்றும் $\mathrm{H_2}$ கலவை நீர்வாயு என்று அழைக்கப்படுகிறது. $\mathrm{CO}$ மற்றும் $\mathrm{H_2}$ இந்த கலவை மெத்தனால் மற்றும் பல ஹைட்ரோகார்பன்களின் தொகுப்பிற்குப் பயன்படுத்தப்படுவதால், இது தொகுப்பு வாயு அல்லது ‘சின்காஸ்’ என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. இன்று ‘சின்காஸ்’ கழிவுநீர், மரத்தூள், குப்பை மரம், செய்தித்தாள்கள் போன்றவற்றிலிருந்து உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. நிலக்கரியிலிருந்து ‘சின்காஸ்’ உற்பத்தி செய்யும் செயல்முறை ‘நிலக்கரி வாயுவாக்கம்’ என்று அழைக்கப்படுகிறது.

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

சின்காஸ் கலவைகளின் கார்பன் மோனாக்சைடை, இரும்பு குரோமேட்டை வினையூக்கியாகக் கொண்டு, நீராவியுடன் வினைபுரிவதன் மூலம் டைஹைட்ரஜன் உற்பத்தியை அதிகரிக்கலாம்.

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

இது நீர்-வாயு மாற்று வினை என்று அழைக்கப்படுகிறது. கார்பன் டைஆக்சைடு சோடியம் ஆர்சனைட் கரைசலால் துடைப்பதன் மூலம் அகற்றப்படுகிறது.

தற்போது $\sim 77 \%$ தொழில்துறை டைஹைட்ரஜன் பெட்ரோகெமிக்கல்களிலிருந்து, $18 \%$ நிலக்கரியிலிருந்து, $4 \%$ நீர்க்கரைசல்களின் மின்னாற்பகுப்பிலிருந்து மற்றும் $1 \%$ பிற மூலங்களிலிருந்து உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது.

9.4 டைஹைட்ரஜனின் பண்புகள்

9.4.1 இயற்பியல் பண்புகள்

டைஹைட்ரஜன் என்பது நிறமற்றது, மணமற்றது, சுவையற்றது, எரியக்கூடிய வாயு ஆகும். இது காற்றை விட இலகுவானது மற்றும் நீரில் கரையாது. டியூட்டிரியத்துடன் அதன் பிற இயற்பியல் பண்புகள் அட்டவணை 9.1 இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன.

9.4.2 வேதியியல் பண்புகள்

டைஹைட்ரஜனின் வேதியியல் நடத்தை (மற்றும் அந்த விஷயத்தில் எந்த மூலக்கூறும்) பெருமளவில், பிணைப்பு பிரிப்பு என்தால்பியால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. $\mathrm{H}-\mathrm{H}$ பிணைப்பு பிரிப்பு என்தால்பி எந்த தனிமத்தின் இரண்டு அணுக்களுக்கும் இடையே உள்ள ஒற்றைப் பிணைப்புக்கு மிக அதிகமாக உள்ளது. இந்த உண்மையிலிருந்து நீங்கள் என்ன முடிவுகளை எடுப்பீர்கள்? இந்த காரணியின் காரணமாக, டைஹைட்ரஜன் அதன் அணுக்களாகப் பிரிவது $2000 \mathrm{~K}$ சுற்றியுள்ள $\sim 0.081 \%$ மட்டுமே, இது $5000 \mathrm{~K}$ இல் $95.5 \%$ ஆக அதிகரிக்கிறது. மேலும், அதிக $\mathrm{H}-\mathrm{H}$ பிணைப்பு என்தால்பி காரணமாக அறை வெப்பநிலையில் இது ஒப்பீட்டளவில் மந்தமானது. எனவே, அணு ஹைட்ரஜன் மின்சார வில் அல்லது புற ஊதா கதிர்வீச்சின் கீழ் உயர் வெப்பநிலையில் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. அதன் சுற்றுப்பாதை $1 s^{1}$ மின்னணு அமைப்புடன் முழுமையடையாததால், இது கிட்டத்தட்ட அனைத்து தனிமங்களுடனும் இணைகிறது. இது (i) $\mathrm{H}^{+}$ கொடுக்க ஒரே எலக்ட்ரானை இழப்பதன் மூலம், (ii) $\mathrm{H}^{-}$ உருவாக்க ஒரு எலக்ட்ரானைப் பெறுவதன் மூலம், மற்றும் (iii) ஒரு ஒற்றை சகப்பிணைப்பு பிணைப்பை உருவாக்க எலக்ட்ரான்களைப் பகிர்வதன் மூலம் வினைகளைச் செய்கிறது.

டைஹைட்ரஜனின் வேதியியலை பின்வரும் வினைகளால் விளக்கலாம்:

ஹாலோஜன்களுடன் வினை: இது ஹாலோஜன்களுடன், $\mathrm{X_2}$ ஹைட்ரஜன் ஹாலைடுகளைக் கொடுக்க, $\mathrm{HX}$, $\mathrm{H_2}(\mathrm{~g})+\mathrm{X_2}(\mathrm{~g}) \rightarrow 2 \mathrm{HX}(\mathrm{g}) \quad(\mathrm{X}=\mathrm{F}, \mathrm{Cl}, \mathrm{Br}, \mathrm{I})$

ஃவுளூரினுடனான வினை இருளிலும் நடைபெறுகிறது, அயோடினுடன் இது ஒரு வினையூக்கியைத் தேவைப்படுகிறது.

டைஆக்சிஜனுடன் வினை: இது டைஆக்சிஜனுடன் வினைபுரிந்து நீரை உருவாக்குகிறது. வினை மிகவும் வெப்ப வெளியீட்டுடன் கூடியது.

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

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

டைநைட்ரஜனுடன் வினை: டைநைட்ரஜனுடன் அம்மோனியாவை உருவாக்குகிறது.

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

இது ஹேபர் செயல்முறை மூலம் அம்மோனியாவை உற்பத்தி செய்வதற்கான முறையாகும்.

உலோகங்களுடன் வினைகள்: பல உலோகங்களுடன் இது உயர் வெப்பநிலையில் இணைந்து தொடர்புடைய ஹைட்ரைடுகளைத் தருகிறது (பிரிவு 9.5)

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

இங்கு $\mathrm{M}$ ஒரு கார உலோகம்

உலோக அயனிகள் மற்றும் உலோக ஆக்சைடுகளுடன் வினைகள்: இது நீர்க்கரைசலில் சில உலோக அயனிகளையும், உலோகங்களின் ஆக்சைடுகளையும் (இரும்பை விட குறைந்த செயலில் உள்ளவை) தொடர்புடைய உலோகங்களாகக் குறைக்கிறது.

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

கரிமச் சேர்மங்களுடன் வினைகள்: இது பல கரிமச் சேர்மங்களுடன் வினையூக்கிகளின் முன்னிலையில் வினைபுரிந்து வணிக முக்கியத்துவம் வாய்ந்த பயனுள்ள ஹைட்ரஜனேற்றப்பட்ட பொருட்களைத் தருகிறது. எடுத்துக்காட்டாக: (i) நிக்கலை வினையூக்கியாகப் பயன்படுத்தி தாவர எண்ணெய்களை ஹைட்ரஜனேற்றம் செய்வது உண்ணக்கூடிய கொழுப்புகளை (மார்கரின் மற்றும் வனஸ்பதி நெய்) தருகிறது

(ii) ஒலிஃபின்களின் ஹைட்ரோஃபார்மைலேஷன் ஆல்டிஹைடுகளைத் தருகிறது, அவை மேலும் குறைப்புக்கு உட்பட்டு ஆல்கஹால்களைத் தருகின்றன.

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

சிக்கல் 9.1

டைஹைட்ரஜனின் வினைகள் குறித்து கருத்துத் தெரிவிக்கவும் (i) குளோரின், (ii) சோடியம், மற்றும் (iii) காப்பர்(II) ஆக்சைடு

தீர்வு

(i) டைஹைட்ரஜன் குளோரினை குளோரைடு $\left(\mathrm{Cl}^{-}\right)$ அயனியாகக் குறைக்கிறது மற்றும் தன்னை ஹைட்ரஜன் குளோரைடை உருவாக்க குளோரினால் $\mathrm{H}^{+}$ அயனியாக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யப்படுகிறது. ஒரு எலக்ட்ரான் இணை $\mathrm{H}$ மற்றும் $\mathrm{Cl}$ க்கு இடையே பகிரப்படுகிறது, இது ஒரு சகப்பிணைப்பு மூலக்கூறின் உருவாக்கத்திற்கு வழிவகுக்கிறது.

(ii) டைஹைட்ரஜன் சோடியத்தால் குறைக்கப்பட்டு $\mathrm{NaH}$ உருவாகிறது. ஒரு எலக்ட்ரான் $\mathrm{Na}$ இலிருந்து $\mathrm{H}$ க்கு மாற்றப்படுகிறது, இது ஒரு அயனிச் சேர்மமான $\mathrm{Na}^{+} \mathrm{H}^{-}$ உருவாவதற்கு வழிவகுக்கிறது.

(iii) டைஹைட்ரஜன் காப்பர்(II) ஆக்சைடை பூஜ்ஜிய ஆக்சிஜனேற்ற நிலையில் உள்ள செப்பாகக் குறைக்கிறது மற்றும் தன்னை $\mathrm{H_2} \mathrm{O}$ ஆக ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யப்படுகிறது, இது ஒரு சகப்பிணைப்பு மூலக்கூறு ஆகும்.

9.4.3 டைஹைட்ரஜனின் பயன்கள்

• டைஹைட்ரஜனின் மிகப்பெரிய ஒற்றைப் பயன்பாடு அம்மோனியாவின் தொகுப்பில் உள்ளது, இது நைட்ரிக் அமிலம் மற்றும் நைட்ரஜன் உரங்களின் உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• சோயாபீன், பருத்தி விதைகள் போன்ற பல்நிறைவுறாத தாவர எண்ணெய்களை ஹைட்ரஜனேற்றம் செய்வதன் மூலம் வனஸ்பதி கொழுப்பை உற்பத்தி செய்ய டைஹைட்ரஜன் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• இது மொத்த கரிம இரசாயனங்கள், குறிப்பாக மெத்தனால் உற்பத்தியில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

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

• இது உலோக ஹைட்ரைடுகள் (பிரிவு 9.5) தயாரிப்பில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• இது மிகவும் பயனுள்ள இரசாயனமான ஹைட்ரஜன் குளோரைடு தயாரிப்பில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• உலோகவியல் செயல்முறைகளில், கன உலோக ஆக்சைடுகளை உலோகங்களாகக் குறைக்க இது பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• அணு ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்சி-ஹைட்ரஜன் டார்ச்கள் வெட்டுதல் மற்றும் பற்றவைப்பு நோக்கங்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அணு ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் (மின்சார வில் உதவியுடன் டைஹைட்ரஜனின் பிரிப்பு மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன) $4000 \mathrm{~K}$ வெப்பநிலையை உருவாக்க பற்றவைக்கப்பட வேண்டிய மேற்பரப்பில் மீண்டும் இணைக்க அனுமதிக்கப்படுகின்றன.
• விண்வெளி ஆராய்ச்சியில் ராக்கெட் எரிபொருளாக இது பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• மின்சார ஆற்றலை உருவாக்குவதற்கான எரிபொருள் கலங்களில் டைஹைட்ரஜன் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது வழக்கமான புதைபடிவ எரிபொருட்கள் மற்றும் மின்சார சக்தியை விட பல நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. இது எந்த மாசுபாட்டையும் உருவாக்காது மற்றும் பெட்ரோல் மற்றும் பிற எரிபொருட்களுடன் ஒப்பிடும்போது எரிபொருளின் ஒரு அலகு நிறைக்கு அதிக ஆற்றலை வெளியிடுகிறது.

9.5 ஹைட்ரைடுகள்

டைஹைட்ரஜன், சில வினை நிலைகளின் கீழ், உன்னீர் வாயுக்களைத் தவிர, கிட்டத்தட்ட அனைத்து தனிமங்களுடனும் இணைந்து, ஈரின ஹைட்ரைடுகள் என்று அழைக்கப்படும் பைனரி சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது. ‘$\mathrm{E}$’ ஒரு தனிமத்தின் குறியீடாக இருந்தால், ஹைட்ரைடை $\mathrm{EH_\mathrm{x}}$ (எ.கா., $\mathrm{MgH_2}$) அல்லது $\mathrm{E_\mathrm{m}} \mathrm{H_\mathrm{n}}$ (எ.கா., $\mathrm{B_2} \mathrm{H_6}$) என வெளிப்படுத்தலாம்.

ஹைட்ரைடுகள் மூன்று வகைகளாக வகைப்படுத்தப்படுகின்றன:

(i) அயனி அல்லது உப்பு போன்ற ஹைட்ரைடுகள்

(ii) சகப்பிணைப்பு அல்லது மூலக்கூறு ஹைட்ரைடுகள்

(iii) உலோக அல்லது அளவுகோல் சாரா ஹைட்ரைடுகள்

9.5.1 அயனி அல்லது உப்பு ஹைட்ரைடுகள்

இவை பெரும்பாலான s-தொகுதி தனிமங்களுடன் உருவாகும் டைஹைட்ரஜனின் அளவுகோல் சேர்மங்களாகும், அவை மிகவும் மின்னெதிர்ப்புத் தன்மை கொண்டவை. இருப்பினும், குறிப்பிடத்தக்க சகப்பிணைப்புத் தன்மை $\mathrm{LiH}, \mathrm{BeH_2}$ மற்றும் $\mathrm{MgH_2}$ போன்ற இலகுவான உலோக ஹைட்ரைடுகளில் காணப்படுகிறது. உண்மையில் $\mathrm{BeH_2}$ மற்றும் $\mathrm{MgH_2}$ அமைப்பில் பலபடியாக உள்ளன. அயனி ஹைட்ரைடுகள் படிக வடிவமானவை, ஆவியாகாதவை மற்றும் திட நிலையில் கடத்தாதவை. இருப்பினும், அவற்றின் உருகிகள் மின்சாரத்தைக் கடத்துகின்றன மற்றும் மின்னாற்பகுப்பின் போது அனோடில் டைஹைட்ரஜன் வாயுவை வெளியிடுகின்றன, இது $\mathrm{H}^{-}$ அயனியின் இருப்பை உறுதிப்படுத்துகிறது.

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

உப்பு ஹைட்ரைடுகள் நீருடன் வன்முறையாக வினைபுரிந்து டைஹைட்ரஜன் வாயுவை உற்பத்தி செய்கின்றன.

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

லித்தியம் ஹைட்ரைடு மிதமான வெப்பநிலையில் ⟦