Ջրածինը որպես ապագայի վառելանյութ

Մարդկության երազանքը ջրածինը որպես վառելանյութ օգտագործելն է: Նախ առաջին հերթին նշենք պատճառները ՝

Առաջին պատճառը բնության աղտոտվածությունն է, որը բնականաբար շատ բացասական ազեցություն ունի ՝ թե մարդկանց և թե մոլորակի վրա, իսկ երկրորդ պատճառը վառելիքի պաշարները սահմանափակ են, ըստ գիտնականների կանխատեսումների և հաշվարկների վառելիքի պաշարները կվերջանան այս 100 տարվա ընթացքում:

Ջրածինը, որպես վառելիք, կարող են օգտագործել գրեթե բոլոր տրանսպորտային միջոցներում: Դեռ անցած դարի 70- ական թվականերին NASA- ն օգտագործում էր ջրածինը, որպես հրթիռների վառելիք: Հիմա ջրածինը փորձում են զարգացնել մեքենայաշինության ոլորտում:

Ջրածնային վառելիքն էկոլոգիապես անվտանգ է, այրելիս միայն ջուր է առաջանում, ուստի ջրածինն էկոլոգիապես մաքուր և իդեալական վառելանյութ է: Ջրածնի այրման ջերմությունը մի քանի անգամ մեծ է ցանկացած այլ վառելանյութի այրման ջերմությունից: Ջրածնի մեկ գրամի այրումից ստացվում է 120 կՋ ջերմություն, մինչդեռ նույն քանակի բենզինից 46 կՋ:

Ամերիկացի գիտնականները սինթեզել են հատուկ ֆերմենտ, որի ազդեցությամբ 30 % քսիլոզ պարունակող կենսազանգվածից 50 Co- ում կարող է անջատվել անհավանական մեծ քանակությամբ գերմաքուր ջուր:

Ջրածնի մասին

Ջրածինը (H) քիմիական պարբերական համակարգի առաջին տարրն է: Առաջին անգամ ջրածինը մաքուր վիճակում ստացել է Հենրի Կավենդիշը 1766 թվականին: Այն տիեզերքում ամենատարածված տարրն է: Երկրի վրա այն գտնվում է հիմնականում միացությունների ձևով: Ջրածինը միացություններում միավալենտ է:

Ջրածնի ատոմը կազմված է մեկ պրոտոն ունեցող միջուկից և մեկ էլեկտրոնից: Հանդես է գալիս H₂ պարզ նյութի ձևով:

Ջրածնի պատմությունը

Ջրածինը հայտնաբերվել է 16- րդ դարի կեսերին Պարացելսի կողմից, որը ստացել է երկաթի վրա ծծմբական թթու ազդելով: 1766 թվականին Կավենդիշը հաստատել է նրա հատկությունները և ցույց է տվել նրա տարբերությունը մյուս գազերից և անվանել է ,,այրվող օդ,,: Լավուազիեն 1783 թվականին առաջին անգամ ջրածին ստացավ ջրից և ապացուցեց, որ ջուրը ջրածնի և թթվածնի քիմիական միացությունն է և նրան անվանեց ,,հիդրոգենիում,, , որը նշանակում է ջուր ծնող: Ջրածինը երկրի վրա հանդես է գալիս միացություններում ՝ ջրում, նավթում, կենդանի հյուսվածքներում, իսկ ազատ վիճակում ՝ շատ չնչին քանակներով մթնոլորտի վերին շերտերում:

Ջրածին անջատվում է նաև հրաբխային ժայթքումների ժամանակ: Սպեկտրոսկոպի օգնությամբ ջրածին հայտնաբերվել է արեգակի և աստղերի վրա:

Տիեզերքի նյութը ժամանակակից պատկերացումներով կազմված է 30- 50 %- ի չափով ազատ ջրածնից, որի ատոմը հանդիսանում է տիեզերքի կառուցման հիմնական աղյուսիկը:

Բացի ջրածնից ՝ 1 ատոմական զանգվածով, հայտնի են նաև 2 և 3 ատոմական զանգվածներով ջրածիններ ՝ ծանր ջրածիններ ՝ դեյտերիում (D) և տրիտիում (T), որոնք թթվածնի հետ առաջացնում են ծանր ջուր ՝ (M= 2Օ):

Ջրածնի ֆիզիկական հատկությունները

Ջրածինը սովորական պայմաններում անգույն, անհամ, անհոտ գազ է: 14,5 անգամ թեթև է օդից (ամենաթեթև գազն է): Ջրում քիչ է լուծվում ՝ 1 լ ջրում 20° С- ում լուծվում է 18 մլ ջրածին: -252,8° С- ում 1 մթնոլորտային ճնշման տակ ջրածինը դառնում է շարժուն հեղուկ, որը ևս անգույն է: Ջրածինը լավ լուծվում է որոշ մետաղներում (Ni, Pd, Pt) 1 ծավալ պալադիումում լուծվում է 850 ծավալ ջրածին ՝ տաքացնելիս այն քանակապես անջատվում է: Ջրածնի դիրքը 1- ին և 7- րդ խմբում պայմանավորված է նրանով, որ ջրածնի ատոմը կարող է կորցնել էլեկտրոն նմանվելով ալկալիական մետաղներին և վերցնել էլեկտրոն նմանվելով հալոգեններին, այսպիսով ջրածնի ատոմը օժտված է վերօքս երկակիությամբ կարող է լինել և օքսիդիչ, և վերականգնիչ:

Ջրածնի քիմիական հատկությունները

Ջրածնի ատոմը խիստ ռեակցիաունակ է և շատ արագ առաջացնում է H₂ մոլեկուլը: Ատոմական ջրածնով աշխատող այրիչը ստեղծում է 4000° С բարձր ջերմաստիճան, որը պայմանավորված է H₂– ի կապի մեծ էներգիայով H + H = H2 ΔH = 436 կՋ է: Բացի հիդրիդներից, որտեղ ջրածնի օքսիդացման աստիճանը -1 է, մնացած միացություններում ունի +1 օքսիդացման աստիճան:

Տաքացնելիս ջրածինը միանում է ոչ մետաղների մեծ մասի (օքսիդանում է) և ակտիվ մետաղների (վերականգնվում է) հետ, առաջացնում հիդրիդներ։ Ոչ մետաղների հիդրիդներն անգույն, սովորաբար տհաճ հոտով, թունավոր գազեր են, մետաղներինը ՝ սպիտակ, բյուրեղական (իոնական) նյութեր:

Ջրածնի կիրառությունը

Ջրածինը կիրառվում է դիրիժաբլների լցման համար, որպես թեթև գազ, վեր բարձրացնող ուժ, ավտոգեն զոդման ժամանակ բոցի ջերմաստիճանը հասնում է 2000° C- ի: Քիմիական արդյունաբերությունում որպես վերականգնիչ հատկապես Ni, Pt, Pd- ի առկայությամբ, 1 ծավալ Pd- ի մեջ լուծվում է 850 ծավալ ջրածին: Օգտագործվում է քարածուխից արհեստական բենզինի ստացման համար, ամոնիակի, սպիրտների, հալոգենաջրածինների սինթեզում:

Անգլիացի քիմիկոս Ջոն Դալտոնը 19- րդ դարի սկզբին առաջարկել է ջրածնի ատոմի զանգվածը, որպես ամենաթեթև տարր, ընդունել որպես ատոմական զանգվածի միավոր: 1815 թվականին անգլիացի գիտնական Պրաուտը հայտնել է այն միտքը, որ բոլոր տարրերի ատոմները կառուցված են ջրածնի ատոմներից: