υδρογόνο

Χημικό στοιχείο με σύμβολο Η· είναι το πρώτο στοιχείο του περιοδικού συστήματος, έχει ατομικό 1, ατομικό βάρος 1,008 και δύο ισότοπα: ένα σταθερό (δευτέριο) με μάζα Η2 και ένα ραδιενεργό (τρίτιο) με μάζα Η3 και περίοδο υποδιπλασιασμού 12½ χρόνια. Το υ. μαζί με το οξυγόνο και το πυρίτιο είναι από τα πιο διαδομένα (0,9% σε βάρος) πάνω στη γήινη επιφάνεια· βρίσκεται στη φύση κυρίως με τη μορφή ενώσεων, αλλά και ελεύθερο, όπως στις ηφαιστειακές εκρήξεις, στις πετρελαιοπηγές, στις ρωγμές των ηφαιστείων και στην ατμόσφαιρα πάνω από τα εκατό χλμ. Με τη μορφή ενώσεων συναντάται κυρίως στο νερό, στα οξέα, στις βάσεις, σε μερικά άλατα και σχεδόν σε όλες τις οργανικές ενώσεις· περιέχεται σε όλους τους υδρογονάνθρακες, στα πετρέλαια και σε πολλά ορυκτά. Είναι από τα ουσιώδη συστατικά των ζώντων οργανισμών: στον άνθρωπο αποτελεί τα 10% του βάρους του. Αφθονεί στο ηλιακό στέμμα, στα νεφελώματα, στους κομήτες και τα άλλα ουράνια σώματα. Το ανακάλυψε ο Κάβεντις το 1766 και του δόθηκε η ονομασία «άφλεκτος αήρ»· αργότερα ο Λαβουαζιέ του έδωσε το σημερινό του όνομα από τις ελληνικές λέξεις ύδωρ+γεννώ. Το υ. παρασκευάζεται κατά πολλούς τρόπους. Τα αλκαλικά μέταλλα (το νάτριο και το κάλιο), το υδρίδιο του ασβέστιου σε συνήθη θερμοκρασία, το ασβέστιο, το μαγνήσιο στη θερμοκρασία βρασμού και ο σίδηρος σε κατάσταση ερυθροπύρωσης, διασπούν το νερό, ελευθερώνοντας το υ. του. Στο εργαστήριο παρασκευάζεται αν επιδράσουν οξέα σε κατάλληλο μέταλλο. π.χ. θειικό ή υδροχλωρικό οξύ στον ψευδάργυρο. Η βιομηχανική παραγωγή του γίνεται ευκολότερα σε χώρες πλούσιες σε ορυκτό άνθρακα, με διαχωρισμό από το υδραέριο ή από άλλα αέρια: για να διαχωριστεί το υ. από το υδραέριο (μονοξείδιο του άνθρακα και υ.) οξειδώνεται το μονοξείδιο του άνθρακα σε διοξείδιο, οπότε και διαλύεται ως ανθρακικός ανυδρίτης κάτω από πίεση στο νερό, και συγκεντρώνεται το ελευθερούμενο υ.· με τη μέθοδο που ονομάζεται της «αναστροφής» χρησιμοποιείται ο ατμός ως οξειδωτικό αντιδραστήριο σε θερμοκρασία 500°C, με καταλύτες σίδηρο και κοβάλτιο κατά την αντίδραση: CO + H₂O → CO₂ + Η₂. Η ηλεκτρόλυση του νερού είναι βιομηχανική μέθοδος που δίνει πολύ καθαρό υ., αλλά απαιτεί μεγάλες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας. Αν σε θερμοκρασία 1000°C περίπου φέρουμε ένα μείγμα από μεθάνιο και υδρατμούς, προκύπτει μονοξείδιο του άνθρακα και υ., τα οποία διαχωρίζονται με κλασματική υγροποίηση · η μέθοδος αυτή της θερμικής διάσπασης απέκτησε πρόσφατα τεράστιο ενδιαφέρον, επειδή έτσι αξιοποιούνται τα κοιτάσματα του φυσικού μεθάνιου. Το υ. είναι το ελαφρότερο γνωστό στοιχείο (14,4 φορές ελαφρότερο από τον αέρα) και με βάση αυτό υπολογίστηκαν αρχικά τα ατομικά βάρη των άλλων στοιχείων· αργότερα αντικαταστάθηκε από το οξυγόνο. Είναι αέριο άχρωμο, άοσμο, χωρίς γεύση, αναφλέγεται εύκολα και έχει μεγάλη χημική δραστικότητα: αν αναμειχθεί με τον αέρα, το μείγμα εκρήγνυται βίαια με την παρουσία φλόγας· με τα αλογόνα αντιδρά σχηματίζοντας τα υδροξέα, με πολλά μέταλλα δίνει τα υδρίδια, με τα μεταλλοειδή δίνει σταθερές πτητικές ενώσεις. Το υ. έχει υψηλή αναγωγική ικανότητα, επειδή αφαιρεί το οξυγόνο από όλες τις ενώσεις που το περιέχουν, απορροφάται από πολλές ουσίες, και η ιδιότητα αυτή οφείλεται στον υψηλό συντελεστή διάχυσης, που είναι μεγαλύτερος από όλα τα αέρια. Σε μερικές ενώσεις του υ. (π.χ. στο νερό), ο πυρήνας του ατόμου του υ. ασκεί έλξη στα ηλεκτρόνια ατόμων άλλων μορίων, δημιουργώντας δευτερογενείς δεσμούς που λέγονται δεσμοί υ. (δεσμός χημικός). Το υ. έχει μόριο διατομικό, που αντιστοιχεί στην καθαρότερη μορφή του· υπάρχει όμως και μονατομικό υ., που λέγεται υ. εν τω γεννάσθαι, λιγότερο σταθερό από το προηγούμενο και πολύ περισσότερο δραστικό. Το 1927, ο Χάιζενμπεργκ και ο Χουντ, μελετώντας τη μείωση της ειδικής θερμότητας στο μόριο του υ. σε χαμηλές θερμοκρασίες, πιστοποίησαν μια ανωμαλία και την απόδωσαν στην ύπαρξη (που εξακριβώθηκε πρακτικά το 1929) δύο διατομικών τύπων του υ., μορφή ορθο- και μορφή πάρα-, οι οποίες βρίσκονται σε ισορροπία μεταξύ τους. Το υ. είναι κατά 3/4 ορθο- και κατά 1/4 πάρα- σε κανονική θερμοκρασία: οι δύο μορφές είναι χημικά ίδιες, διαφέρουν κατά την ειδική θερμότητα και την τάση των ατμών· στα μόρια του ορθο-υδρογόνου τα σπιν των δύο πρωτόνιων είναι προσανατολισμένα κατά την αυτή φορά, ενώ είναι με φορά αντίθετη στο μόριο του παρα-υδρογόνου. Το υ. υγροποιείται δύσκολα· πρέπει να ψυχθεί, με το σύστημα Λίντε σε θερμοκρασία κατώτερη των 120°C. Σε στερεά κατάσταση λαμβάνεται αν η υγρή μάζα εξατμιστεί κάτω από συνεχιζόμενη ψύξη. Το υ. είναι βιομηχανικό αέριο με τεράστια σημασία, η οποία συνεχώς διευρύνεται σε νέους παραγωγικούς και επιστημονικούς τομείς. Το πρώτο δημόσιο λεωφορείο στο Μόναχο της Γερμανίας που κινείται με υγρό υδρογόνο (φωτ. ΑΠΕ).

* * *

το, Ν

1. χημ. αέριο χημικό στοιχείο με σύμβολο Η, ατομικό αριθμό 1, ατομικό βάρος 1,008, το πιο απλό στοιχείο, τού οποίου το άτομο αποτελείται από ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο, άχρωμο, άοσμο και εύφλεκτο αέριο, 14,4 περίπου φορές πιο ελαφρό από τον αέρα, ένα από τα δύο συστατικά τού νερού και το αφθονότερο χημικό στοιχείο τού Γαλαξία

2. φρ. «βόμβα υδρογόνου- (φυσ.-στρ.) όπλο μαζικής καταστροφής, τού οποίου η τεράστια ισχύς οφείλεται στην ενέργεια που απελευθερώνεται από αντίδραση πυρηνικής σύντηξης, δηλαδή αντίδρασης μεταξύ πυρήνων δευτερίου, ενός ισοτόπου τού υδρογόνου.

[ΕΤΥΜΟΛ. Αντιδάνεια λ., πρβλ. γαλλ. hydrogene (< υδρ[ο]-* + -γόνο < γίγνομαι). Η λ. μαρτυρείται από το 1871 στο Ελληνογαλλικόν Λεξικόν τού Άγγ. Βλάχου].