ما هو اول عنصر في الجدول الدوري | تعرف على معلومات تفصيلية عنه

كتب بواسطة: احمد الزهراني | نشر في

الجدول الدوري هو ترتيب مجدول للعناصر الكيميائية، مرتبة حسب عددها الذري، والتوزيع الإلكتروني، والخواص الكيميائية المتكررة، ويظهر هذا الجدول هيكله اتجاهات دورية، حيث تكون العناصر في الصف الواحد (الدورة) فلزات باتجاه اليسار، ولا فلزات باتجاه اليمين، بحيث توضع العناصر التي لها سلوكيات كيميائية مماثلة في نفس العمود، ويعد أداة أساسية في مجال الكيمياء والعلوم الأخرى.

اول عنصر في الجدول الدوري

الهيدروجين هو أول عنصر، والذي يمتلك الرمز H والعدد الذري1 ، ويقع في الجانب الأيسر من الجدول الدوري، ويعتبر أبسط العناصر لأنه يحتوي على بروتون واحد وإلكترون واحد.

ما هي خصائص الهيدروجين؟

الهيدروجين هو عنصر فريد ومهم للغاية في الكيمياء والفيزياء، إليك بعض خصائصه الرئيسية:

العدد الذري1، مما يجعله أبسط وأخف عنصر في الجدول الدوري.
الرمز الكيميائيH.
الحالة الفيزيائية، في الظروف العادية من الضغط ودرجة الحرارة، يكون الهيدروجين غاز عديم اللون والرائحة.
الكتلة الذرية حوالي 1.008 وحدة كتل ذرية.
التوزيع الإلكتروني 1s¹، مما يعني أن لديه إلكترون واحد فقط في مداره الأول.
الهيدروجين نشط كيميائيًا ويمكن أن يتفاعل مع العديد من العناصر الأخرى لتكوين مركبات، مثل الماء (H₂O) والأمونيا (NH₃).
له ثلاثة نظائر رئيسية: البروتيوم (¹H)، الديوتيريوم (²H)، والتريتيوم (³H). البروتيوم هو الأكثر شيوعًا.

استخدامات الهيدروجين

الهيدروجين له استخدامات متعددة في مختلف المجالات، وهنا بعض من أبرزها:

يستخدم كوقود نظيف في خلايا الوقود لتوليد الكهرباء، حيث ينتج الماء فقط كمنتج ثانوي، مما يجعله خيارًا صديقًا للبيئة.
يدخل في إنتاج الأمونيا، وهي مكون أساسي في صناعة الأسمدة الزراعية.
يستخدم في عمليات تكرير المعادن، مثل إزالة الشوائب من الحديد في صناعة الفولاذ.
يستخدم في إنتاج الميثانول، الذي يستخدم بدوره في صناعة البلاستيك والمواد الكيميائية الأخرى.
يستخدم السائل كوقود في محركات الصواريخ نظرًا لكثافته المنخفضة وقدرته العالية على إنتاج الطاقة.
يتم استخدامه في صناعة الزجاج كطلاء حراري عند صنع رقائق الزجاج المسطح.
بسبب كثافته المنخفضة، يستخدم لملء المناطيد والمناطيد الهوائية.

لماذا لا يستخدم الهيدروجين بشكل أوسع كوقود في المركبات؟

رغم أن الهيدروجين يعتبر وقود نظيف وفعال، إلا أن هناك عدة تحديات تعيق استخدامه بشكل واسع في المركبات، وفيما يلي معلومات عنه:

هو غاز خفيف جدًا، مما يجعل تخزينه ونقله أمر معقد ومكلف، ويتطلب تخزينه ضغط عالي أو تبريده إلى درجات حرارة منخفضة جد ليصبح سائل، وهذا يزيد من تكاليف البنية التحتية.
تكلفة إنتاج الهيدروجين النظيف (الهيدروجين الأخضر) مرتفعة حاليًا مقارنة بالوقود الأحفوري، بالإضافة إلى ذلك، تكلفة خلايا الوقود التي تستخدم الهيدروجين مرتفعة أيضًا، مما يجعل المركبات التي تعمل بالهيدروجين أغلى من المركبات التقليدية أو الكهربائية.
البنية التحتية لمحطات التزود بالهيدروجين غير متوفرة بشكل واسع كما هو الحال مع محطات الوقود التقليدية أو محطات شحن السيارات الكهربائية، وبناء شبكة واسعة من محطات التزود بالهيدروجين يتطلب استثمارات كبيرة.
هو غاز شديد الاشتعال، مما يثير مخاوف تتعلق بالسلامة عند استخدامه كوقود، ويتطلب التعامل معه إجراءات أمان صارمة لتجنب الحوادث.
رغم أن خلايا الوقود الهيدروجينية فعالة، إلا أن هناك خسائر في الطاقة خلال عملية إنتاج الهيدروجين وتخزينه ونقله، مما يقلل من الكفاءة الإجمالية للنظام مقارنة ببعض البدائل الأخرى مثل البطاريات الكهربائية.

كيف يتم انتاج الهيدروجين

يتم إنتاج الهيدروجين من خلال عدة طرق رئيسية، كل منها يعتمد على مصدر مختلف للطاقة والمواد الخام، إليك بعض الطرق الشائعة:

إعادة تشكيل الغاز الطبيعي بالبخار: هذه الطريقة هي الأكثر شيوعًا، حيث يتم تسخين الغاز الطبيعي (الميثان) إلى درجات حرارة عالية في وجود بخار ومحفز، مما يؤدي إلى تفكك جزيئات الميثان وتشكيل أول أكسيد الكربون والهيدروجين.
التحليل الكهربائي للماء: يتم تمرير تيار كهربائي عبر الماء لفصل جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين، وهذه الطريقة تعتبر نظيفة إذا تم استخدام مصادر طاقة متجددة لتوليد الكهرباء اللازمة للعملية.
الأكسدة الجزئية: تتضمن هذه الطريقة إدخال مزيج من الوقود والهواء في وحدة الإصلاح، مما يولد غاز اصطناع غني بالهيدروجين، ويمكن أن تكون الأكسدة جزئية حرارية أو حفزية.
الإصلاح البلازمي: تستخدم هذه الطريقة حراق بلازما لحرق الهيدروكربونات وتحويلها إلى أسود الكربون وغاز الهيدروجين دون تشكل غاز ثاني أكسيد الكربون.
الدورات الكيميائية الحرارية: تجمع هذه الطريقة بين استخدام مصادر كيميائية وحرارية لفصل الماء إلى مكوناته من الهيدروجين والأكسجين، مع إعادة تدوير المواد المستخدمة في العملية.

اقرأ المزيد