Hidrogen

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.
Jump to navigation Jump to search
Hidrogen,  1H
Hydrogen discharge tube.jpg
Bercahaya ungu dalam keadaan plasma
Hydrogen Spectra.jpg
Garis spektrum bagi hidrogen
Ciri-ciri umum
Sebutan/ˈhdrəən/[1]
HY-drə-jən
Rupagas tidak berwarna
Hidrogen dalam jadual berkala
Hidrogen (bukan logam diatom)
Helium (gas adi)
Litium (logam alkali)
Berilium (logam alkali bumi)
Boron (metaloid)
Karbon (bukan logam poliatom)
Nitrogen (bukan logam diatom)
Oksigen (bukan logam diatom)
Fluorin (bukan logam diatom)
Neon (gas adi)
Natrium (logam alkali)
Magnesium (logam alkali bumi)
Aluminium (logam pascaperalihan)
Silikon (metaloid)
Fosforus (bukan logam poliatom)
Sulfur (bukan logam poliatom)
Klorin (bukan logam diatom)
Argon (gas adi)
Kalium (logam alkali)
Kalsium (logam alkali bumi)
Skandium (logam peralihan)
Titanium (logam peralihan)
Vanadium (logam peralihan)
Kromium (logam peralihan)
Mangan (logam peralihan)
Besi (logam peralihan)
Kobalt (logam peralihan)
Nikel (logam peralihan)
Kuprum (logam peralihan)
Zink (logam peralihan)
Galium (logam pascaperalihan)
Germanium (metaloid)
Arsenik (metaloid)
Selenium (bukan logam poliatom)
Bromin (bukan logam diatom)
Kripton (gas adi)
Rubidium (logam alkali)
Strontium (logam alkali bumi)
Ytrium (logam peralihan)
Zirkonium (logam peralihan)
Niobium (logam peralihan)
Molibdenum (logam peralihan)
Teknetium (logam peralihan)
Rutenium (logam peralihan)
Rodium (logam peralihan)
Paladium (logam peralihan)
Perak (logam peralihan)
Kadmium (logam peralihan)
Indium (logam pascaperalihan)
Timah (logam pascaperalihan)
Antimoni (metaloid)
Telurium (metaloid)
Iodin (bukan logam diatom)
Xenon (gas adi)
Sesium (logam alkali)
Barium (logam alkali bumi)
Lantanum (lantanid)
Serium (lantanid)
Praseodimium (lantanid)
Neodimium (lantanid)
Prometium (lantanid)
Samarium (lantanid)
Europium (lantanid)
Gadolinium (lantanid)
Terbium (lantanid)
Disprosium (lantanid)
Holmium (lantanid)
Erbium (lantanid)
Tulium (lantanid)
Yterbium (lantanid)
Lutetium (lantanid)
Hafnium (logam peralihan)
Tantalum (logam peralihan)
Tungsten (logam peralihan)
Renium (logam peralihan)
Osmium (logam peralihan)
Iridium (logam peralihan)
Platinum (logam peralihan)
Emas (logam peralihan)
Merkuri (logam peralihan)
Talium (logam pascaperalihan)
Plumbum (logam pascaperalihan)
Bismut (logam pascaperalihan)
Polonium (logam pascaperalihan)
Astatin (metaloid)
Radon (gas adi)
Fransium (logam alkali)
Radium (logam alkali bumi)
Aktinium (aktinid)
Torium (aktinid)
Protaktinium (aktinid)
Uranium (aktinid)
Neptunium (aktinid)
Plutonium (aktinid)
Amerisium (aktinid)
Kurium (aktinid)
Berkelium (aktinid)
Kalifornium (aktinid)
Einsteinium (aktinid)
Fermium (aktinid)
Mendelevium (aktinid)
Nobelium (aktinid)
Lawrencium (aktinid)
Rutherfordium (logam peralihan)
Dubnium (logam peralihan)
Seaborgium (logam peralihan)
Bohrium (logam peralihan)
Hasium (logam peralihan)
Meitnerium (ciri kimia tidak diketahui)
Darmstadtium (ciri kimia tidak diketahui)
Roentgenium (ciri kimia tidak diketahui)
Kopernisium (logam peralihan)
Nihonium (ciri kimia tidak diketahui)
Flerovium (ciri kimia tidak diketahui)
Moscovium (ciri kimia tidak diketahui)
Livermorium (ciri kimia tidak diketahui)
Tennessin (ciri kimia tidak diketahui)
Oganesson (ciri kimia tidak diketahui)


H

Li
– ← hidrogenhelium
Nombor atom (Z)1
Kumpulan, kalakumpulan 1, kala 1
BlokBlok s
Kategori unsur  diatomik bukan logam
Berat atom piawai (Ar)
  • [1.00784, 1.00811][2]
  • biasa: 1.008
Konfigurasi elektron1s1
Bil. elektron per petala/cengkerang
1
Ciri-ciri fizikal
Warnatidak berwarna
Fasagas
Takat lebur13.99 K ​(−259.16 °C, ​−434.49 °F)
Takat didih20.271 K ​(−252.879 °C, ​−423.182 °F)
Ketumpatan pada stp (0 °C dan 101.325 kPa)0.08988 g/L
apabila cecair, pada t.l.0.07 g/cm3 (pejal: 0.0763 g/cm3)[3]
apabila cecair, pada t.d.0.07099 g/cm3
Takat tigaan13.8033 K, ​7.041 kPa
Titik genting32.938 K, 1.2858 MPa
Haba pelakuran(H2) 0.117 kJ/mol
Haba pengewapan(H2) 0.904 kJ/mol
Muatan haba molar(H2) 28.836 J/(mol·K)
Tekanan wap
T (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
pada S (K) 15 20
Ciri-ciri atom
Keadaan pengoksidaan−1, +1 ​(amfoterik oksida)
KeelektronegatifanSkala Pauling: 2.20
Tenaga pengionanpertama: 1312.0 kJ/mol
Jejari kovalen31±5 pm
Jejari van der Waals120 pm
Rampaian
Struktur hablurheksagon
Struktur hablur heksagon bagi hidrogen
Kelajuan bunyi1310 m/s (gas, 27 °C)
Daya pengaliran terma0.1805 W/(m·K)
Sifat kemagnetandiamagnet[4]
Kerentanan magnet (χmol)−3.98·10−6 cm3/mol (298 K)[5]
Nombor CAS12385-13-6
1333-74-0 (H2)
Sejarah
PenemuanHenry Cavendish[6][7] (1766)
Dinamakan olehAntoine Lavoisier[8] (1783)
Isotop utama bagi hidrogen
Iso­top Kelim­pahan Separuh hayat Mod reputan Pro­duk
1H 99.98% adalah stabil dengan 0 neutron
2H 0.02% adalah stabil dengan 1 neutron
3H jejak 12.32 y β 3He
| rujukan | dalam Wikidata

Hidrogen merupakan unsur yang mempunyai nombor atom 1 dengan simbol kimia, H. Hidrogen merupakan unsur pertama dan unsur yang paling ringan dalam jadual berkala. Hidrogen berada dalam kumpulan 1 dan kala 1.

Hidrogen wujud secara bebas, dan juga sebagai sebahagian daripada air, bahan galian, dan bahan organik. Hidrogen dibebaskan semula melalui elektrolisis air dan melalui pemprosesan petroleum. Hidrogen tidak terbakar, tetapi meletup apabila bercampur dengan oksigen dan didedahkan kepada api.

Gas hidrogen (juga dikenali sebagai H2) diwujudkan dalam makmal pada awal kurun ke-16 melalui campuran logam dengan asid kuat. Pada 1766–81, Henry Cavendish merupakan orang pertama yang menyifatkan gas hidrogen sebagai bahan diskret,[9] dan menghasilkan air apabila dibakar, sifat yang memberikan namanya yang bermaksud penghasil air dalam bahasa Yunani. Pada suhu dan tekanan piawai, hidrogen bersifat lutsinar, tidak berbau, bukan logam, tiada rasa, bukan toksik dan mudah terbakar.

Hidrogen digunakan dalam proses penghasilan metanol, ammonia, dan asid hidroklorik. Hidrogen pernah digunakan untuk mengisi kapal udara tetapi sifatnya yang mudah meletup apabila bercampur dengan oksigen dan terkena api menyebabkan hidrogen digantikan dengan gas helium.

Sejarah[sunting | sunting sumber]

Nama unsur hidrogen diberikan oleh Antoine Lavoisier pada 1783 daripada dua perkataan Yunani, hidro (ὑδρο, air) dan genes (γενής, pencipta).[8]

Sebelum bermulanya Perang Dunia Kedua, pada pukul 7:25 p.m. 6 Mei 1937, Jerman pernah kehilangan kapal udara Hindenburg apabila gas hidrogen yang digunakan untuk mengisi kapal udara tersebut meletup dan terbakar.

Kewujudan[sunting | sunting sumber]

Hidrogen sebagai atom ialah unsur kimia paling banyak wujud di alam semesta; atom hidrogen merangkumi 75% jisim barion (seperti proton dan neutron) dan 90% jumlah atom.[10] Hidrogen banyak dijumpai dalam bintang dan planet gergasi gas. Awan-awan molekul hidrogen, H2 berkait rapat dengan pembentukan bintang.

Di angkasa lepas, hidrogen lazimnya wujud dalam bentuk atom dan plasma. Dalam bentuk plasma, proton dan elektron atom hidrogen tidak terikat, menyebabkan atom memiliki kekonduksian dan keamatan cahaya yang tinggi.

Di medium antara najam, sejenis ion hidrogen, molekul hidrogen terproton, H3+ boleh dijumpai, dan terhasil melalui pengionan molekul hidrogen di sinar kosmos. Ion ini agak stabil di kawasan angkasa lepas disebabkan oleh ketumpatan dan suhu yang rendah, dan merupakan salah satu ion yang paling kerap dijumpai di alam semesta. Ion ini adalah penting dalam kimia medium antara najam.[11] Ion ini juga telah dijumpai di kawasan atasan atmosfera Musytari.

Triatom hidrogen neutral, H3 hanya boleh wujud dalam keadaan teruja dan tidak stabil.[12] Ion hidrogen molekul, H2+ pula jarang dijumpai di dalam alam semesta.

Di Bumi, hidrogen wujud sebagai molekul, H2, tetapi jarang untuk dijumpai di atmosfera Bumi dengan kepekatan serendah satu bahagian per juta. Hal ini kerana molekul hidrogen memiliki jisim yang rendah, menyebabkan molekul hidrogen lebih mudah terlepas daripada graviti Bumi berbanding dengan unsur-unsur gas lain. Di permukaan Bumi, hidrogen ialah unsur ketiga paling banyak,[13] lazimnya dalam sebatian-sebatian seperti air dan hidrokarbon.[14] Gas hidrogen dihasilkan oleh sesetengah bakteria dan alga.[15]

Isotop[sunting | sunting sumber]

Rencana utama: Isotop hidrogen
Isotop
Isotop Limpahan Separuh hayat Mod pereputan Tenaga pereputan (MeV) Hasil pereputan
1H 99.985% H stabil dengan 0 neutron
2H 0.015% H stabil dengan 1 neutron
3H jarang 12.32 tahun β- 0.019 3He

Hidrogen membentuk tiga isotop, protium, deuterium, dan tritium yang mengandungi sifar, satu, dan dua neutron masing-masing. Beberapa isotop hidrogen yang tidak stabil pernah dihasilkan dalam makmal, tetapi tidak wujud dalam persekitaran, yakni isotop 4H ke 7H.[16][17]

Isotop-isotop hidrogen merupakan satu-satunya kumpulan isotop yang diberikan nama khusus yang masih digunakan ada masa kini.

Sebatian[sunting | sunting sumber]

Meskipun H2 tidak begitu reaktif, hidrogen masih dapat bertindak balas dengan hampir kesemua unsur. Hidrogen biasanya bertindak balas dengan unsur-unsur dengan keelektronegatifan tinggi, terutamanya unsur-unsur halogen seperti fluorin dan klorin, di mana hidrogen wujud sebagai ion bercas positif.[18]

Hidrogen bergabung dengan atom-atom karbon untuk membentuk hidrokarbon, dan seterusnya sebatian organik.[19] Kajian tentang kumpulan sebatian ini dikenali sebagai kimia organik.[20]

Hidrida[sunting | sunting sumber]

Rencana utama: Hidrida

Sebatian-sebatian hidrogen dipanggil sebagai hidrida, meskipun penggunaan bagi istilah hidrida adalah agak longgar. Istilah hidrida bermakna bahawa hidrogen membentuk ion bercas negatif, H-, dan berlaku apabila hidrogen bertindak balas dengan unsur-unsur elektropositif.

Penghasilan[sunting | sunting sumber]

Molekul hidrogen dihasilkan di makmal-makmal kimia dan biologi, lazimnya sebagai hasil sampingan suatu tindak balas. Dalam bidang industri, molekul ini biasanya terhasil melalui penghidrogenan substrat tak tepu. Dalam alam sekitar, molekul ini terhasil melalui penurunan dalam tindak balas biokimia.

Elektrolisis air[sunting | sunting sumber]

Kaedah elektrolisis air merupakan kaedah mudah untuk menghasilkan gas hidrogen, di mana arus elektrik bervoltan rendah dilalukan terhadap air, menyebabkan gas oksigen terhasil di anod dan gas hidrogen terhasil di katod. Kecekapan penghasilan gas hidrogen melalui cara ini (berdasarkan nilai tenaga hidrogen jika dibandingkan dengan nilai tenaga elektrik digunakan) adalah dalam julat 80–94%.[21][22] Persamaan elektrolisis air ialah seperti di bawah:

Tindak balas asid dan logam[sunting | sunting sumber]

Dalam makmal, gas hidrogen dapat dihasilkan melalui tindak balas asid bukan pengoksida dengan logam-logam reaktif seperti zink, di mana persamaan ionnya ditunjukkan di bawah.

Logam aluminium juga dapat menghasilkan gas hidrogen jika ditindak balas dengan suatu bes, seperti di bawah:

Selain itu, suatu pelet aloi aluminium dan galium boleh dituang kepada air untuk menghasilkan hidrogen. Proses ini menghasilkan aluminium oksida, tetapi galium akan menghalang pengoksidaan di permukaan pelet dan oleh itu, boleh digunakan semula. Kaedah ini membolehkan hidrogen dihasilkan terus di tempat yang diperlukan tanpa perlu diangkut, dan boleh membawa kesan terhadap ekonomi gas hidrogen.[23] Namun begitu, galium ialah suatu unsur yang mahal.

Kegunaan[sunting | sunting sumber]

Hidrogen digunakan dalam bidang petroleum dan industri kimia dalam jumlah yang besar. Kegunaan terbesar hidrogen ialah dalam pemprosesan bahan api fosil dan penghasilan ammonia. Selain itu, hidrogen juga digunakan dalam penghidrogenan, biasanya dalam meningkatkan tahap ketepuan lemak dan minyak tak tepu, serta dalam penghasilan metanol. Hidrogen juga digunakan sebagai agen penurunan dalam pemprosesan bijih logam.[24]

Gas hidrogen juga digunakan dengan meluas dalam bidang fizik dan kejuruteraan. Gas hidrogen digunakan sebagai gas pelindung dalam sesetengah kaedah kimpalan seperti kimpalan hidrogen gas.[25][26] Gas hidrogen digunakan sebagai penyejuk dalam penjana elektrik kerana gas ini mempunyai kekonduksian haba tertinggi dalam kalangan gas yang wujud. Gas hidrogen pernah digunakan secara meluas sebagai gas pengangkat belon dan kapal udara.[27]

Lihat juga[sunting | sunting sumber]

Rujukan[sunting | sunting sumber]

  1. ^ Simpson, J. A.; Weiner, E. S. C. (1989). "Hydrogen". Oxford English Dictionary. 7 (edisi 2nd). Clarendon Press. ISBN 0-19-861219-2. 
  2. ^ Meija, J.; dll. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure Appl. Chem. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  3. ^ Wiberg, Egon; Wiberg, Nils; Holleman, Arnold Frederick (2001). Inorganic chemistry. Academic Press. m/s. 240. ISBN 0123526515. 
  4. ^ Lide, D. R., penyunting (2005). "Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds". CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (edisi 86th). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. 
  5. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. m/s. E110. ISBN 0-8493-0464-4. 
  6. ^ Hydrogen. Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry. Wylie-Interscience. 2005. m/s. 797–799. ISBN 0-471-61525-0. 
  7. ^ Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks. Oxford: Oxford University Press. m/s. 183–191. ISBN 0-19-850341-5. 
  8. ^ a b Stwertka, Albert (1996). A Guide to the Elements. Oxford University Press. m/s. 16–21. ISBN 0-19-508083-1.  Ralat petik: Tag <ref> tidak sah, nama "Stwertka" digunakan secara berulang dengan kandungan yang berbeza
  9. ^ Presenter: Professor Jim Al-Khalili (2010-01-21). "Discovering the Elements". Chemistry: A Volatile History. 25:40 minit dalam. BBC. BBC Four. 
  10. ^ Gagnon, S. "Hydrogen". Jefferson Lab. Diarkibkan daripada asal pada 10 April 2008. Dicapai 5 Februari 2008.  Parameter |url-status= tidak diketahui diabaikan (bantuan)
  11. ^ McCall Group; Oka Group (22 April 2005). "H3+ Resource Center". Universities of Illinois and Chicago. Diarkibkan daripada asal pada 11 Oktober 2007. Dicapai 5 Februari 2008.  Parameter |url-status= tidak diketahui diabaikan (bantuan)
  12. ^ Helm, H.; dll. (2003), "Coupling of Bound States to Continuum States in Neutral Triatomic Hydrogen", Dissociative Recombination of Molecular Ions with Electrons, Department of Molecular and Optical Physics, University of Freiburg, Germany, m/s. 275–288, doi:10.1007/978-1-4615-0083-4_27, ISBN 978-1-4613-4915-0 
  13. ^ Dresselhaus, M.; dll. (15 Mei 2003). "Basic Research Needs for the Hydrogen Economy" (PDF). APS March Meeting Abstracts. Argonne National Laboratory, U.S. Department of Energy, Office of Science Laboratory. 2004: m1.001. Bibcode:2004APS..MAR.m1001D. Diarkibkan daripada asal (PDF) pada 13 Februari 2008. Dicapai 5 Februari 2008.  Parameter |url-status= tidak diketahui diabaikan (bantuan)
  14. ^ Miessler, G. L.; Tarr, D. A. (2003). Inorganic ChemistryPendaftaran percuma diperlukan (edisi 3rd). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-035471-6. 
  15. ^ Berger, W. H. (15 November 2007). "The Future of Methane". University of California, San Diego. Diarkibkan daripada asal pada 24 April 2008. Dicapai 12 Februari 2008.  Parameter |url-status= tidak diketahui diabaikan (bantuan)
  16. ^ Gurov, Y. B.; Aleshkin, D. V.; Behr, M. N.; Lapushkin, S. V.; Morokhov, P. V.; Pechkurov, V. A.; Poroshin, N. O.; Sandukovsky, V. G.; Tel'kushev, M. V.; Chernyshev, B. A.; Tschurenkova, T. D. (2004). "Spectroscopy of superheavy hydrogen isotopes in stopped-pion absorption by nuclei". Physics of Atomic Nuclei. 68 (3): 491–97. Bibcode:2005PAN....68..491G. doi:10.1134/1.1891200. 
  17. ^ Korsheninnikov, A.; Nikolskii, E.; Kuzmin, E.; Ozawa, A.; Morimoto, K.; Tokanai, F.; Kanungo, R.; Tanihata, I.; dll. (2003). "Experimental Evidence for the Existence of 7H and for a Specific Structure of 8He". Physical Review Letters. 90 (8): 082501. Bibcode:2003PhRvL..90h2501K. doi:10.1103/PhysRevLett.90.082501. PMID 12633420. 
  18. ^ Clark, J. (2002). "The Acidity of the Hydrogen Halides". Chemguide. Dicapai 9 Mac 2008. 
  19. ^ "Structure and Nomenclature of Hydrocarbons". Purdue University. Dicapai 23 Mac 2008. 
  20. ^ "Organic Chemistry". Dictionary.com. Lexico Publishing Group. 2008. Dicapai 23 Mac 2008. 
  21. ^ Thomassen, Magnus. "Cost reduction and performance increase of PEM electrolysers" (PDF). fch.europa.eu/. FCH JU. Diarkibkan daripada asal (PDF) pada 17 April 2018. Dicapai 22 April 2018.  Parameter |url-status= tidak diketahui diabaikan (bantuan)
  22. ^ Kruse, B.; Grinna, S.; Buch, C. (2002). "Hydrogen Status og Muligheter" (PDF). Bellona. Diarkibkan daripada asal (PDF) pada 16 February 2008. Dicapai 12 February 2008.  Parameter |url-status= tidak diketahui diabaikan (bantuan)
  23. ^ Venere, E. (15 Mei 2007). "New process generates hydrogen from aluminum alloy to run engines, fuel cells". Purdue University. Diarkibkan daripada asal pada 1 Februari 2008. Dicapai 5 Februari 2008.  Parameter |url-status= tidak diketahui diabaikan (bantuan)
  24. ^ Chemistry Operations (15 December 2003). "Hydrogen". Los Alamos National Laboratory. Diarkibkan daripada asal pada 4 March 2011. Dicapai 5 February 2008.  Parameter |url-status= tidak diketahui diabaikan (bantuan)
  25. ^ Durgutlu, A. (2003). "Experimental investigation of the effect of hydrogen in argon as a shielding gas on TIG welding of austenitic stainless steel". Materials & Design. 25 (1): 19–23. doi:10.1016/j.matdes.2003.07.004. 
  26. ^ "Atomic Hydrogen Welding". Specialty Welds. 2007. Diarkibkan daripada asal pada 16 July 2011. 
  27. ^ Almqvist, Ebbe (2003). [Hidrogen di Buku Google History of industrial gases] Check |url= value (bantuan). New York, N.Y.: Kluwer Academic/Plenum Publishers. m/s. 47–56. ISBN 978-0306472770. Dicapai 20 May 2015. 

Pautan luar[sunting | sunting sumber]

  • Kategori berkenaan Hidrogen di Wikimedia Commons