Chất hoá học H₂ (hidro)

• Công thức tổng quát H₂
• Tên quốc tế: Hydrogen
• Nguyên tử khối: 2.01588 ± 0.00014
• Màu sắc: không màu, sẽ phát sáng với ánh sáng tím khi chuyển sang thể plasma
• Nhiệt độ sôi: -252
• Nhiệt độ nóng chảy: -259
• Trạng thái: Khí

Một số người coi khí hydro là nhiên liệu sạch của tương lai - được tạo ra từ nước và trở lại nước khi nó bị oxy hóa. Pin nhiên liệu chạy bằng hydro ngày càng được coi là nguồn năng lượng 'không gây ô nhiễm' và hiện đang được sử dụng trong một số xe buýt và ô tô.

Hydro còn có nhiều công dụng khác. Trong công nghiệp hóa chất, nó được sử dụng để sản xuất amoniac cho phân bón nông nghiệp (quy trình Haber) và xyclohexan và metanol, là những chất trung gian trong sản xuất nhựa và dược phẩm. Nó cũng được sử dụng để loại bỏ lưu huỳnh khỏi nhiên liệu trong quá trình lọc dầu. Một lượng lớn hydro được sử dụng để hydro hóa dầu để tạo thành chất béo, ví dụ như để sản xuất bơ thực vật.

Trong công nghiệp thủy tinh, hydro được sử dụng làm khí bảo vệ để chế tạo các tấm thủy tinh phẳng. Trong ngành công nghiệp điện tử, nó được sử dụng làm khí xả trong quá trình sản xuất chip silicon.

Mật độ hydro thấp khiến nó trở thành sự lựa chọn tự nhiên cho một trong những ứng dụng thực tế đầu tiên của nó - làm đầy khí cầu và khí cầu. Tuy nhiên, nó phản ứng mạnh mẽ với oxy (để tạo thành nước) và tương lai của nó trong việc lấp đầy khí cầu đã kết thúc khi khí cầu Hindenburg bốc cháy.

Vai trò sinh học

Hydro là một nguyên tố cần thiết cho sự sống. Nó có trong nước và trong hầu hết các phân tử của sinh vật. Tuy nhiên, bản thân hydro không đóng một vai trò đặc biệt tích cực. Nó vẫn liên kết với các nguyên tử carbon và oxy, trong khi hóa học của sự sống diễn ra ở các vị trí hoạt động hơn liên quan đến, ví dụ, oxy, nitơ và phốt pho.

Sự phong phú tự nhiên

Hydro dễ dàng là nguyên tố phong phú nhất trong vũ trụ. Nó được tìm thấy trong mặt trời và hầu hết các ngôi sao, và hành tinh sao Mộc có thành phần chủ yếu là hydro.

Trên Trái đất, hydro được tìm thấy với số lượng lớn nhất là nước. Nó chỉ tồn tại dưới dạng khí trong khí quyển với một lượng rất nhỏ - dưới 1 phần triệu thể tích. Bất kỳ hydro nào đi vào bầu khí quyển đều nhanh chóng thoát khỏi lực hấp dẫn của Trái đất ra ngoài không gian.

Hầu hết hydro được sản xuất bằng cách đốt nóng khí tự nhiên với hơi nước để tạo thành khí tổng hợp (hỗn hợp hydro và carbon monoxide). Khí tổng hợp được tách ra để tạo ra hydro. Hydro cũng có thể được sản xuất bằng cách điện phân nước.

Trong y học

Hydro có tác dụng hữu ích trong các mô hình động vật bị bệnh về chấn thương do thiếu máu cục bộ tái tưới máu cũng như bệnh viêm và bệnh thần kinh. Ngoài ra, hydro phân tử rất hữu ích cho các ứng dụng y tế và điều trị mới khác nhau trong môi trường lâm sàng. Trong nghiên cứu này, nồng độ hydro trong máu và mô của chuột đã được ước tính. Chuột Wistar được cho uống nước siêu giàu hydro (HSRW), tiêm vào màng bụng và tĩnh mạch nước muối siêu giàu hydro (HSRS), và hít khí hydro . Một phương pháp mới để xác định hydronồng độ sau đó được áp dụng bằng cách sử dụng ... sắc ký khí cảm biến, sau đó mẫu được chuẩn bị thông qua đồng nhất mô trong các ống kín khí.

Phương pháp này cho phép xác định nồng độ hydro nhạy và ổn định . Các hydro tập trung đạt đến một đỉnh cao tại 5 phút sau khi uống và màng bụng, so với 1 phút sau khi tiêm tĩnh mạch. Sau khi hít phải khí hydro , nồng độ hydro được tìm thấy đã tăng lên đáng kể ở phút thứ 30 và duy trì mức tương tự sau đó. Những kết quả này chứng minh rằng việc xác định chính xác hydronồng độ trong máu chuột và mô cơ quan rất hữu ích và quan trọng cho việc áp dụng các liệu pháp điều trị và y tế mới khác nhau bằng cách sử dụng hydro phân tử. Nước hoặc nước muối siêu giàu hydro .

Khả năng oxy hóa hydro của các mô động vật có vú trong các điều kiện tương tự như điều kiện gặp phải của hỗn hợp thở của thợ lặn sâu có chứa hydro đã được nghiên cứu. Thận, gan, lá lách, tim, phổi và cơ tứ đầu đùi đã được lấy ra khỏi chuột lang và chuột cống. Sau khi xay nhỏ hoặc đồng nhất, các mô, cùng với các tế bào bào chế từ tim chuột và tế bào nội mô mao mạch vỏ não của lợn được đặt trong đĩa petri và tiếp xúc với hydro được gắn thẻ triti ở áp suất 1 hoặc 5 megapascal (MPa) trong 1 giờ đặc biệt hệ thống phơi phóng được thiết kế. Heli ở áp suất 1 MPa được sử dụng làm chất mang. Đĩa petri chứa đầy nước cất hoặc nước muối dùng để kiểm soát âm tính. Sau khi giải nén, mức độ hydro bị oxy hóa bởi các mô và tế bào của động vật có vú được xác định bằng cách đo lượng triti được kết hợp bằng cách đếm chất lỏng. Các mô và tế bào kết hợp tritium chỉ với tốc độ từ 10 đến 50 nanomol trên gam mỗi phút (nmol / g / phút), tốc độ tương tự như tốc độ của các đối chứng âm tính. Các tác giả kết luận rằng các mô của động vật có vú không oxy hóa hydro trong điều kiện khắc nghiệt. Một lượng nhỏ sự kết hợp nhãn triti được quan sát thấy trong các mô có thể là do hiện tượng đồng vị phóng xạ, điều này đặt ra giới hạn phát hiện để xác định hydro oxy hóa ở 100 nmol / g / phút.

Sản xuất hóa chất

Trong ống thổi oxy-hydro (hàn) và ánh đèn sân khấu; hàn tự động của thép và các kim loại khác; sản xuất amoniac , metanol tổng hợp, HCl, NH₃; hydro hóa dầu, mỡ, naphtalen , phenol ; trong bóng bay và khí cầu; trong luyện kim để khử oxit thành kim loại; trong lọc dầu; trong phản ứng nhiệt hạch (ion hóa để tạo thành proton, deuteron (D) hoặc triton (T).

Sản xuất amoniac , etanol và anilin ; hydrocracking, hydroforming và hydro hóa dầu mỏ; hydro hóa dầu thực vật; thủy phân than đá; chất khử tổng hợp hữu cơ và quặng kim loại; khử khí quyển để ngăn chặn quá trình oxy hóa; như ngọn lửa oxyhdrogen cho nhiệt độ cao; nguyên tử- hàn hydro ; bóng bay mang nhạc cụ; tạo ra hiđro clorua và hiđro bromua ; sản xuất kim loại có độ tinh khiết cao; nhiên liệu cho động cơ tên lửa hạt nhân để vận chuyển siêu thanh; nhiên liệu tên lửa; nghiên cứu đông lạnh.

Năng lượng

Hydro là chất mang năng lượng đa năng có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho hầu hết mọi nhu cầu năng lượng cuối cùng. Pin nhiên liệu - một thiết bị chuyển đổi năng lượng có thể thu nhận và sử dụng hiệu quả năng lượng của hydro - là chìa khóa để biến điều đó thành hiện thực. Pin nhiên liệu tĩnh có thể được sử dụng để cung cấp điện dự phòng, cấp điện cho các địa điểm ở xa, phát điện phân tán và đồng phát (trong đó nhiệt lượng dư thừa thải ra trong quá trình phát điện được sử dụng cho các ứng dụng khác). Pin nhiên liệu có thể cung cấp năng lượng cho hầu hết mọi ứng dụng di động thường sử dụng pin, từ thiết bị cầm tay đến máy phát điện di động. Pin nhiên liệu cũng có thể cung cấp năng lượng cho giao thông vận tải của chúng ta, bao gồm xe cá nhân, xe tải, xe buýt và tàu biển, cũng như cung cấp năng lượng phụ trợ cho các công nghệ giao thông truyền thống.