گاز هیدروژن یکی از عناصر شیمیایی در جدول تناوبی است و به عنوان یکی از گازهای نجیب شناخته میشود. در شرایط استاندارد، گاز هیدروژن به صورت یک گاز بدون رنگ، بو و طعم در آمده و تحت شرایط عادی دمایی و فشاری، به صورت جامد یا مایع نمیآید.
گاز هیدروژن تنها شامل یک اتم هیدروژن است و عدد اتمی آن ۱ میباشد. هیدروژن به دلیل سبکی خود، در مقایسه با گازهای دیگر، بسیار سبک است و به عنوان گازی با بالاترین چگالی انرژی به شمار میرود. به علاوه، هیدروژن به دلیل خواصش، به عنوان یکی از مهمترین سوختهای استفاده شده در صنعت و تکنولوژی شناخته شده است.
گاز هیدروژن به دلیل خواص خود، به عنوان یکی از مهمترین گازهای صنعتی و پزشکی شناخته میشود و در بسیاری از صنایع و بخشهای مختلف از جمله صنایع پتروشیمی، تولید برق، مخازن انرژی، فرآیندهای صنعتی، فضایی، خودروسازی و پزشکی استفاده میشود.
در کل، گاز هیدروژن یکی از گازهای اصلی و مهم در صنعت و تحقیقات علمی است که بخشهای گوناگونی از جمله پزشکی، صنایع، خودروسازی و فضایی از آن استفاده میکنند.
گاز هیدروژن یا آبزا به انگلیسی (Hydrogen) با نماد شیمیایی H نام یک عنصر شیمیایی در جدول تناوبی است. وزن اتمی این عنصر ۱٫۰۰۷۹۴ است. هیدروژن (کلمه فرانسوی به معنی سازنده آب از دو واژه یونانی hudôr یعنی آب و gennen یعنی تولیدکننده به وجود آمده) برای اولین بار در سال ۱۷۷۶ بهوسیله«هنری کاوندیش»بهعنوان یک ماده مستقل شناختهشده، «آنتونی لاوازیه»نام هیدروژن را برای این عنصر انتخاب کرد. هیدروژن سبکترین عنصر در جهان است و بیش از دیگر عنصرها میتوان آن را بهصورت آزاد در طبیعت پیدا کرد. میتوان گفت نزدیک به ۷۵٪ از جرم جهان از هیدروژن ساختهشدهاست. برخی جرمهای آسمانی مانند کوتولهٔ سفید و یا ستارههای نوترونی از حالت پلاسمای هیدروژن ساختهشدهاند؛ ولی در طبیعت روی زمین به سختی میتوان تک اتم هیدروژن را پیدا کرد.
ایزوتوپی از هیدروژن که بیشتر دیده میشود، پروتیوم نام دارد (بیشتر از نماد آن Hیاد میشود تا نام آن) این ایزوتوپ، یک پروتون دارد و نوترون ندارد و در ترکیبهای یونی میتواند بار منفیآنیون هیدرید با نمادH^-به خود بگیرد. همچنین بار مثبت آن نیز بهصورتH^+یافت میشود که در این صورت تنها از یک پروتون ساده ساختهشدهاست. البته در حقیقت به دست آوردن کاتیون هیدروژن در ترکیبهای پیچیدهتری ممکن میشود.
گاز هیدروژن بی رنگ، بیبو و بسیار آتشگیر است. هیدروژن با خلوص ۹۹.۹۹۹%و ۹۹.۹۹۹۹%بهعنوان گریدهای آزمایشگاهی در سیلندرهای ۱۰، ۲۰، ۴۰ و ۵۰ لیتری شارژ میشود.
هیدروژن با کمپرسورهای روغنی درون سیلندر پر میشود. یکی از ویژگیهای مهم هیدروژن گستره وسیع آتشگیری آن در هوا است (از ۴ تا ۷۴ درصد در هوا) و افزون بر این، مقدار بسیار اندک انرژی لازم برای احتراق، شرایط عملی بسیار ویژهای را با این گاز ایجاد میکند تا از مخلوط شدن ناخواسته آن با هوا جلوگیری شود. جرقه ناشی از وسایل الکتریکی و الکتریسیته ساکن، شعله و وسایل داغ از منابع احتراق هستند که میبایست از محل کار با سیلندرهای هیدروژن دور نگه داشته شوند.
مخلوط گاز هیدروژن با هوا قابلانفجار است و شعلهی آن اغلب قابل مشاهده نیست.
ماده ای که ساده ترین عضو خانواده عناصر شیمیایی است. اتم هیدروژن هسته ای دارد که از پروتون حامل یک واحد بار الکتریکی مثبت است. یک الکترون که دارای یک بار الکتریکی منفی است، با این هسته نیز همراه است. در شرایط عادی، گاز هیدروژن یک تجمع سست از مولکول های هیدروژن است که هر یک از آن ها شامل یک جفت اتم، یک مولکول دیاتومیک، H2 است. اولین ماده شیمیایی مهم هیدروژن شناخته شده این است که آن را با اکسیژن می سوزاند و آب را تشکیل می دهد، H2O. در حقیقت، نام هیدروژن از کلمات یونانی به معنی سازنده آب گرفته شده است.
اگرچه هیدروژن فراوان ترین عنصر جهان است.سه برابر بیشتر از هلیوم، عنصر بعدی که به طور گسترده درآن دیده می شود. اما تنها حدود ۰.۱۴ درصد پوسته زمین را تشکیل می دهد. با این حال، در مقادیر زیادی به عنوان بخشی از آب در اقیانوس ، بسته های یخی، رودخانه ها، دریاچه ها و جو رخ می دهد. به عنوان بخشی از ترکیبات بی شماری کربن، هیدروژن در کلیه بافت های حیوانی و گیاهی و روغن موجود است. حتی اگر اغلب گفته می شود که ترکیبات کربن شناخته شده بیشتری نسبت به سایر عناصر وجود دارد، واقعیت این است که، از آنجا که هیدروژن تقریبا در همه ترکیبات کربن موجود است و همچنین بسیاری از ترکیبات را با تمام عناصر دیگر تشکیل می دهد ( به جز برخی از عناصر گازهای نجیب)، این امکان وجود دارد که ترکیبات هیدروژن بی شمار باشند.
هیدروژن کاربرد اصلی صنعتی خود را در ساخت آمونیاک ( ترکیبی از هیدروژن و نیتروژن، NH3 و در هیدروژنه شدن مونوکسید کربن و ترکیبات آلی پیدا می کند.
گاز هیدروژن دارای سه ایزوتوپ شناخته شده است. تعداد انبوه ایزوتوپ های هیدروژن ۱، ۲و ۳ است که بیشترین فراوانی از ایزوتوپ توده ۱ است که عموما هیدروژن نامیده می شود ( نماد H یا H1) اما به عنوان پروتیوم نیز شناخته می شود. ایزوتوپ توده ۲، که هسته یک پروتون و یک نوترون را دارد و از ان به عنوان دوتریم یا هیدروژن سنگین ( نماد D یا H2) نامگذاری شده است. ۰.۰۱۵۶ درصد از مخلوط های معمولی هیدروژن را تشکیل می دهد. تریتیوم ( نمادT یا H3)، با یک پروتون و دو نوترون در هر هسته، ایزوتوپ جرم ۳ است و حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد هیدروژن را تشکیل می دهد. تمامی این ایزوتوپ ها تفاوت های قابل توجهی در خصوصیات آن ها وجود دارد.