العنصر الكيميائي

العنصر كيميائي
هي مجموعة جزئية من المواد في الطبيعة ، تتكون من ذرات من مادة واحدة وتوجد اما بشكل طبيعي في الارض او يقوم الانسان بتكوينها ، وجد منها حتى عام 2004 116 عنصر ، 91 منهم موجود في الطبيعة بشكل طبيعي ويقوم العلماء بتصنيفها على اسس كتلها الذرية وصفاتها الكيميائية ، من أشهر التصنيفات واوسعها انتشارا الجدول الدوري لماندليف ، تقابلها المركبات الكيميائية التي تتكون من مجموعات من الذرات من العناصر المختلفة مترابطة معا لتكوين شكل جديد من المادة بخصائص جديدة ، واي مادة موجودة هي اما عنصر من هذه العناصر او مركب مكوّن من هذه العناصر ، وذلك باستثناء الجسيمات الدون ذرية.
التسمية
سبقت تسمية العناصر النظرية الذرية للمادة، بالرغم انه في ذلك الوقت لم يعرف أي المواد كانت عناصر وأيها مركبات. ولما عرف البشر ان المادة تتكون من ذرات العناصر، تم الإبقاء على الأسماء المعروفة كالذهب والزئبق والنحاس والحديد في أغلب بلدان العالم.وظهرت أسماء محلية للعناصر ، إما للتسهيل او لضروريات لغوية ، او لأسباب قومية. فعلى سبيل المثال يطلق الفرنسيون على النيترجين إسمه القديم ولكن التاريخي ، الآزوت.
بعض العناصر الكيميائية المعروفة في الطبيعة حتى عام 2004
اسم العنصر الرمز الكيمائي
الهيدروجين
H
الهيليوم
He
الليثيوم
Li







شرح لأحد العناصر
هيدروجين
الهيدروجين (الاسم مشتق من اليونانية حيث أن هيدرو تعني ماء وجين تعني تكوّن. يسمى في الترجمات الحديثة المَوْهَن، على وزن فعلن من المَاه، أي الماء، رمزه الكيميائي العربي م) هو عنصر كيميائي في الجدول الدوري ويرمز له بالرمز H وله الرقم الذري 1. وفي ظروف الضغط والحرارة القياسية فإنه غاز عديم اللون والرائحة, لا فلزي, وحيد التكافؤ, سريع الاشتعال, ثنائي الذرة. الهيدروجين أخف الغازات وأكثرها تواجدا في الكون. يوجد في الماء وكل المركبات العضوية والكائنات الحية.
يتم تحضير الهيدروجين في المعمل عن طريق تفاعل الأحماض مع الفلزات مثل الزنك. أما لتحضير الهيدروجين بكميات كبيرة للاستخدامات الصناعية فيتم ذلك عن طريق تعديل البخار بالغاز الطبيعي. كما أن التحليل الكهربائي للماء يعتبر من الطرق البسيطة, ولكن تكاليفه عالية لدرجة عدم استخدامه تجاريا. ويحاول العلماء هذه الأيام الوصول لطرق جديدة لإنتاج الهيدروجين, وأحد هذه الطرق يتضمن استخدام الطحالب. كما أنه توجد طريقة أخرى تتضمن استخدام الجلوكوز والسوربيتول, والذي يتم في درجة حرارة منخفضة, واستخدام عامل حفاز جديد.
الخواص
الهيدروجين أخف العناصر الكيميائية على الإطلاق, ويتكون هو ونظائره من إلكترون مفرد وبروتون. وفي درجة الحرارة والضغط القياسيين يقوم الهيدروجين يتكوين غاز ثنائي الذرة, H2, ودرجة غليانه 20.27 K ودرجة ذوبانه 14.02 K. وتحت ظروف الضغط العالية, كالتي توجد في مركز كوكب المارد الغازي يفقد الهيدروجين خواصه ويصبح فلزا سائلا (راجع الهيدروجين الفلزي) . وتحت ظروف الضغط المنخفض كالتي توجد في الفضاء, يميل الهيدروجين لأن يتواجد في شكل ذرات مفردة, نظرا لعدم وجود ظروف مناسبة لها لأن تتحد, تتكون سحب من الهيدروجين H2 عند تكون النجوم.
ويلعب الهيدروجين دورا حيويا في الكون عن طريق تفاعل بروتون-بروتون ودورة كربون-نيتروجين. (وهذه عمليات انصهار نووي تطلق كميات هائلة من الطاقة خلال اتحاد ذرات الهيدروجين لتكوين الهيليوم.)
ذرة الهيدروجين
المقالة الرئيسية: ذرة هيدروجين. ذرة الهيدروجين هي ذرة عنصر الهيدروجين. وتتكون من إلكترون وحيد سالب الشحنة, يدور حول بروتون موجب الشحنة, والذي يعتبر نواة ذرة الهيدروجين. وحركة الإلكترون ثابتة في دورانها حول النواة عن طريق قوى كولوم.
استخداماته
يتم استخدام كميات كبيرة من الهيدروجين في الصناعة, وخاصة في إنتاج الأمونيا بطريقة هابر وكذلك في هدرجة الزيوت والدهون وإنتاج الميثانول. كما يستخدم الهيدروجين في الألكلة الهيدروجينية, السلفرة الهيدروجينية, التكسير الهيدروجيني. وتوجد استخدامات أخرى:
• تصنيع حمض الهيدروليك واللحام وتقليل ركاز الفلزات.
• يستخدم في وقود الصواريخ.
• له قدرة على التوصيل الحراري أعلى من أي غاز آخر, ولذا فإنه يستخدم إبريد المواتير في المولدات الكهربية في محطات الطاقة .
• يساعد الهيدروجين السائل في أبحاث الحراريات المنخفضة, متضمنة دراسات الموصلات الكهربية الفائقة.
• نظرا لأنه أخف من الهواء بأربعة عشر مرة, فقد تم استخدامه بتوسع كعامل رفع في البالونات والمنطاد. وقد كان ذلك حتى وقوع كارثة هايدنبيرج والتي أقنعت العامة بخطورة استخدام الهيدروجين لهذا الغرض.
• يستخدم نظير الهيدروجين الديتريوم (هيدروجين-2) في تطبيقات الانشطار النووي كمهدئ للنيوترونات لتقليل سرعتها, وأيضا يستخدم في الاندماجات النووية. وتستخدم مركبات الديتريوم في الكيمياء والأحياء في دراسات تفاعلات تأثير النظائر.
• يستخدم التريتيوم (هيدروجين-3) والذي يتم الحصول عليه في المفاعلات النووية في عمل القنابل الهيدروجينية. كما يستخدم أيضا لتعيين النظائر في علوم الأحياء ومصدر إشعاع في الدهانات الضوئية.
كما يمكن للهيدروجين أن يحترق في محركات الاحتراق الداخلية, وقد تم تطوير سيارة تعمل باحتراق الهيدروجين تحت إشراف BMW-Chrysler (شاهد سيارة هيدروجينية). كما أن خلايا الوقود الهيدروجينية تستخدم لإنتاج قوة ذات انبعاثات أقل من محركات الاحتراق الداخلي الهيدروجينية. وتعتبر الانبعاثات الصادرة من محركات الاحتراق الداخلي الهيدروجينية والخلايا الهيدروجينية متعادلة مع الانبعاثات التي تصدر أثناء إنتاج الهيدروجين. وقد يؤدى هذا لحدوث تغير في كهرباء المستقبل حيث سيتم الاعتماد على التحليل الكهربائي للماء باستخدام قوى الشمس أو الرياح أو القوة النووية للحصول على دورة وقود خالية من التلوث.
ولا تزال الأبحاث جارية ليكون الهيدروجين وقود المستقبل. ويمكن أن يكون هذا حلقة الربط بين اختلاف أنواع الطاقة وكيفية نقلها وتخزينها, فمثلا يمكن أن يتم تحويلها إلى كهرباء (لحل مشكلة تخزين الكهرباء ونقلها), كما يمكن أن تكون بديلا للوقود الحيوي, أو بديل للغاز الطبيعي ولوقود الديزل. وكل هذا ممكن نظريا بدون أي انبعاثات CO2 أو أى ملوثات غازية سامة.