1 H هيدروجين 1.008
لافلز s-block Period 1 Group 1

هيدروجين

H · Element 1 · Alkali metals

The simplest atom there is — one proton, one electron — and about 90% of every atom in the universe.

الحالة عند 20°C غاز
الكتلة الذرية 1.008 u
ELECTRON CONFIGURATION 1s¹

البنية

ذرة هيدروجين

ليست رسماً تخطيطياً لنقاط على حلقات — بل عينة مونت كارلو لكثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل مستوى فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير اللونان الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين للدالة الموجية، وهو ما يجعل الترابط ممكناً.

سحابة المدارات

القيم المقيسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع هيدروجين بين العناصر الـ118 جميعها بالنسبة إلى تلك الخاصية.

فيزيائية

الكثافة 8.99e-5 g/cm³ 0%
نقطة الانصهار 14 K 1%
نقطة الغليان 20.3 K 1%
الحرارة النوعية 14.304 J/g·K
التوصيل الحراري 0.18 W/m·K 11%

ذرية

نصف القطر الذري 53 pm 3%
نصف القطر التساهمي 31 pm
نصف قطر فان دير فالس 120 pm

إلكترونية

السالبية الكهربائية 2.2 78%
طاقة التأين 1312.2 kJ/mol 94%
الألفة الإلكترونية 72.4 kJ/mol 57%

الوفرة

الوفرة في القشرة 1400 mg/kg 91%

الهوية

الرمزH
العدد الذري1
الكتلة الذرية1.008 u
الفئةلافلز
المستوى الفرعيs
البنية البلوريةسداسي
حالات الأكسدة-1, +1
الاكتشاف1766
اكتشفهHenry Cavendish

المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.

الحجم، وفق مقياس

How big is a هيدروجين atom?

Radius 53 pm — that is 0.053 nm, so about 9434 million of them side by side would span a millimetre.

النطاق الحراري

Solid, liquid, gas — and when

هيدروجين is liquid over a 6 K window, from 14 K to 20 K.

موضعه

موضعه في الجدول

هيدروجين sits in period 1, group 1. Everything in group 1 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER اللامعادن

All اللامعادن

القصة

ما هو هيدروجين، وكيف اكتشفناه

عنصر أساس الكون

يُعدّ الهيدروجين أبسط وأكثر العناصر وفرةً في الكون، إذ يشكّل تقريباً 75% من جميع المادة العادية. وبامتلاكه بروتوناً واحداً وإلكتروناً واحداً فقط، فإنه يمثّل المستوى الفرعي الأساسي الذي تتكوّن منه جميع العناصر الأخرى في قلوب النجوم.

الخصائص الفيزيائية

يوجد الهيدروجين في الظروف القياسية على هيئة غاز ثنائي الذرة عديم اللون والرائحة والطعم (H₂). وهو أخف عنصر، وتبلغ كثافته 14 مرة أقل من كثافة الهواء، مما يجعل البالونات المملوءة بالهيدروجين ترتفع سريعاً. يتحول العنصر إلى سائل عند درجة حرارة شديدة الانخفاض تبلغ -253°C (-423°F)، وإلى صلب عند -259°C (-434°F).

الخصائص الكيميائية

يُظهر الهيدروجين سلوكاً كيميائياً فريداً، إذ يعمل بوصفه عاملاً مختزلاً وعاملاً مؤكسداً تبعاً لظروف التفاعل. ويكوّن بسهولة روابط تساهمية مع اللافلزات ومركبات أيونية مع الفلزات النشطة. وتبلغ طاقة رابطة H-H مقدار 436 kJ/mol، مما يجعل H₂ مستقراً نسبياً، ويتطلب طاقة تنشيط لمعظم التفاعلات.

الأنواع النظيرية

البروتيوم (¹H): وفرة تبلغ 99.985% - الهيدروجين «العادي» الذي لا يحتوي على نيوترونات

الديوتيريوم (²H أو D): وفرة تبلغ 0.015% - «الهيدروجين الثقيل» الذي يحتوي على نيوترون واحد، ويُستخدم في الاندماج النووي

التريتيوم (³H أو T): كميات ضئيلة - مشع ويحتوي على نيوترونين، وعمر النصف له 12.3 سنة

الاستخدامات

فيما يُستخدم هيدروجين

التطبيقات الصناعية الثورية

🚀 تقنيات الفضاء والطاقة

  • وقود الصواريخ: يزوّد الهيدروجين السائل نظام الإطلاق الفضائي التابع لـ NASA والمراحل العليا من مركبة Starship التابعة لـ SpaceX بالطاقة، ويوفر أعلى نبضة نوعية (كفاءة) بين جميع أنواع الوقود الكيميائي
  • خلايا الوقود: تستخدم مركبتا Toyota Mirai وHyundai NEXO خلايا وقود الهيدروجين، فتحوّلان H₂ + O₂ → H₂O + كهرباء من دون انبعاثات
  • تخزين الطاقة الخضراء: تُحلّل الطاقة المتجددة الفائضة الماءَ كهربائياً لإنتاج الهيدروجين من أجل توليد الطاقة لاحقاً

🏭 التصنيع الكيميائي

  • إنتاج الأمونيا (عملية هابر): N₂ + 3H₂ → 2NH₃ عند 450°C وضغط 200 جوي، لإنتاج 175 مليون طن سنوياً من أجل الأسمدة
  • تخليق الميثانول: CO + 2H₂ → CH₃OH باستخدام محفزات النحاس والزنك عند 250°C، لإنتاج المواد البلاستيكية والوقود
  • الهدرجة: تحويل الدهون غير المشبعة إلى دهون مشبعة في إنتاج السمن النباتي والدهون المستخدمة في الخَبز، باستخدام محفزات النيكل
  • التكسير الهيدروجيني: تفكيك جزيئات النفط الثقيلة إلى بنزين وديزل باستخدام الهيدروجين عند 400°C وضغط يزيد على 100 جو

🔬 التقنيات المتقدمة

  • تصنيع أشباه الموصلات: يُنشئ الهيدروجين فائق النقاوة أجواءً مختزِلة لإنتاج رقائق السيليكون
  • عملية الزجاج الطافي: يمنع الغلاف الجوي من الهيدروجين والنيتروجين الأكسدة أثناء تصنيع زجاج النوافذ
  • معالجة المعادن: يختزل الهيدروجين أكاسيد المعادن إلى معادن نقية: CuO + H₂ → Cu + H₂O
  • اللحام: يصل لحام الهيدروجين الذري إلى 4000°C عبر إعادة اتحاد ذرات H عند نقطة اللحام

التعامل

السلامة

معلومات شاملة عن السلامة

⚠️ المخاطر الأساسية

غاز قابل للاشتعال - خطر حريق شديد

  • نطاق الاشتعال: 4-75% في الهواء (أوسع نطاق بين جميع الغازات)
  • درجة حرارة الاشتعال الذاتي: 500°C (932°F)
  • سرعة اللهب: تصل إلى 3.46 m/s - احتراق سريع للغاية
  • لهب غير مرئي: يحترق الهيدروجين بلهب أزرق باهت يكاد يكون غير مرئي في ضوء النهار

🛡️ حدود التعرّض وفق OSHA

  • لا توجد حدود تعرّض محددة - الهيدروجين خامل من الناحية الفسيولوجية
  • خطر الاختناق: يمكن للتركيزات التي تزيد على 25% أن تزيح الأكسجين
  • خانق بسيط: خطير في الأماكن المحصورة بسبب إزاحة الأكسجين

🧤 معدات الوقاية الشخصية

  • حماية العينين: نظارات واقية أو واقي للوجه عند التعامل مع الهيدروجين السائل
  • حماية الجلد: قفازات عازلة حرارياً للهيدروجين السائل المبرد تبريدياً
  • حماية الجهاز التنفسي: جهاز تنفس مستقل عند تركيزات تزيد على 10%
  • الملابس: فضفاضة لمنع تراكم الكهرباء الساكنة؛ ولا تُستخدم مواد صناعية

📦 متطلبات التخزين

  • تخزين الغاز: أسطوانات فولاذية تحت ضغط 150-200 bar
  • تخزين السائل: أوعية ديوار مزدوجة الجدران ومعزولة بالتفريغ عند -253°C
  • الموقع: أماكن جيدة التهوية، وبعيدة عن مصادر الاشتعال
  • التأريض: يجب تأريض جميع المعدات لمنع التفريغ الساكن
  • الكشف: يلزم استخدام مستشعرات الهيدروجين (من نوع الحبيبات الحفازة أو الموصلية الحرارية)

🚨 إجراءات الطوارئ

تسرّب الغاز:

  • أخلِ المنطقة فوراً - يرتفع الهيدروجين ويتراكم عند مستوى السقف
  • أزل جميع مصادر الاشتعال ضمن مسافة 50 قدماً
  • هوِّ المنطقة من الأعلى إلى الأسفل
  • استخدم أدوات غير مولّدة للشرر فقط

الحريق:

  • لا تطفئ ألسنة الهيدروجين إلا إذا أمكن إيقاف مصدره
  • برّد المعدات المحيطة برذاذ الماء
  • انسحب فوراً إذا تغيّر صوت الحاوية أو تغيّر لونها

التعرّض للمواد المبردة تبريدياً:

  • علاج قضمة الصقيع: دفّئ المنطقة المتأثرة تدريجياً بالماء الفاتر
  • لا تفرك المناطق المصابة بقضمة الصقيع
  • اطلب عناية طبية فورية عند التعرّض الشديد

إجابات سريعة

هيدروجين: أسئلة شائعة

What is هيدروجين?

هيدروجين (symbol H) is element 1 on the periodic table, a لافلز in period 1, group 1. The simplest atom there is — one proton, one electron — and about 90% of every atom in the universe. At room temperature it is a gas.

What is the electron configuration of هيدروجين?

هيدروجين's ground-state electron configuration is 1s¹, giving 1 occupied shell holding 1 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of هيدروجين?

هيدروجين melts at 14 K (-259.1 °C) and boils at 20.3 K (-252.9 °C).

What is the atomic mass of هيدروجين?

The standard atomic weight of هيدروجين is 1.008 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is هيدروجين?

هيدروجين is a gas at room temperature; its density is about 0.09 g/L at 0 °C and 1 atm — roughly lighter than air.

What is the electronegativity of هيدروجين?

هيدروجين has a Pauling electronegativity of 2.2. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered هيدروجين, and when?

هيدروجين was discovered in 1766 by Henry Cavendish. It is named after greek hydro + genes, "water-former".

How common is هيدروجين on Earth?

هيدروجين makes up about 0.14% of the Earth's crust — common enough to be mined at scale.