พลังงานของเรา

คุณสมบัติของไฮโดรเจน ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่เบาที่สุดและเป็นองค์ประกอบของน้ำที่เป็นปัจจัยที่สำคัญมากที่สุดของสิ่งมีชีวิตบนโลก เป็นโมเลกุลมีทั่วไปตามธรรมชาติ บรรยากาศในโลกมีก็าซไฮโดรเจนประมาณ 0.1 ppm. มีความแข็งแรงในการยึดโมเลกุล เท่ากับ 436 kJ/mol (104 kcal/mol) ดังนั้น เมื่อต้องการให้ไฮโดรเจนโมเลกุลทำปฏิกิริยา จึงต้องใช้พลังงานเพื่อทำลายความแข็งแรงในการยึดโมเลกุลดังกล่าว เช่น เพิ่มอุณหภูมิ ใช้สารเร่งปฏิกิริยา เป็นต้น ไฮโดรเจนอะตอมปประกอบด้วยนิวเคลียส์ อยู่กลาง ภายในนิวเคลียส์ ประกอบด้วยโปรตอน และนิวตรอน และมีอิเลคตรอนวิ่งรอบนอก เหมือนธาตุอื่นๆ ไฮโดรเจนมี 3 ไอโซโทปขึ้นกับจำนวนโปรตอน และจำนวนนิวตรอนที่ต่างกัน ดังนี้ 1. ไฮโดรเจน (Hydrogen) มีจำนวนโปรตอน 1 โปรตอน จำนวน 1 นิวตรอน มีน้ำหนักฮะตอม เท่ากับ 1.0078 2. ดิวเทอเรียม (Deuterium) มีจำนวนโปรตอน 2 โปรตอน จำนวน 1 นิวตรอน มีน้ำหนักฮะตอม เท่ากับ 2.0141 3. ตริเที่ยม (Tritium) มีจำนวนโปรตอน 3 โปรตอน จำนวน 1 นิวตรอน มีน้ำหนักฮะตอม เท่ากับ 3.0161 ลักษณะทั่วไปของไฮโดรเจนทั้ง 3 สถานะ ไฮโดรเจนที่เป็นของแข็ง ไม่มีสี โครงสร้างผลึก 6 เหลี่ยม Molar Volume = 22.56 cm3/mol ไฮโดรเจนที่เป็นของเหลวไม่มีสี ค่า Viscosity ต่ำ เคลื่อนที่ได้เร็ว ไฮโดรเจนที่เป็นก๊าซ ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ไม่เป็นพิษ ก๊าซไฮโดรเจน 1 ลิตร มีมวล 0.0898 กรัม เมื่อศึกษาคุณสมบัติทางฟิสิกส์เชิงความร้อนที่อุณหภูมิต่างๆ ของไฮโดรเจนโมเลกุลในสภาวะที่เป็นก๊าซที่ความดันบรรยากาศ พบว่า ความหนาแน่น (density, r) specific heat at constant pressure, Cp viscosity, m kinematic viscosity, Thermal Conductivity, k aborption coefficient, a และ Prandtl number, Prโมเลกุลของไฮโดรเจน มี 2 รูปแบบ คือ Ortho-Hydrpgen และ Para-Hydrogen ทั้งสองชนิดมีลักษณะการหมุนของนิวเคลียสอะตอม โดย Ortho-Hydrpgen มีนิวเคลียสอะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุลหมุนไปในทิศทางเดียวกัน ส่วน Para-Hydrogen มีนิวเคลียสอะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุลหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม ทำให้คุณสมบัติด้าน Thermodynamics แตกต่างกัน แต่คุณสมบัติทางเคมีไม่ต่างกัน อัตราส่วนสมดุลระหว่าง Ortho-Hydrpgen : Para-Hydrogen = 3:1 ที่อุณหภูมิห้อง เรียกว่า Normal Hydrogen และ Para-Hydrogen เป็นรูปแบบไฮโดรเจนที่มีพลังงานต่ำ ความร้อนจากปฏิกิริยาในการเปลี่ยน Normal Hydrogen ไปเป็น Para-Hydrogen เรียกว่า DH ตามตารางที่ 2.2 ตารางที่ 2 ค่าคงที่สมดุลระหว่าง Ortho-Hydrpgen และ Para-Hydrogen ที่อุณหภูมิต่างๆ อุณหภูมิ (K)Para-Hydrogen ที่สภาวะสมดุล (%)?H (kJ/mol) 100.0-1.062710100.0 2099.82 2599.01 3097.02 3593.45 4088.73 5077.05-1.0627551.86-0.971010038.62 15028.60 20025.97-0.330230025.07-0.556> 50025.00 การละลายของไฮโดรเจนในของเหลวได้น้อย จะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โดยไฮโดรเจนมีค่าการละลาย ที่ 273.15 ?K = 1.755x103 mol% การละลายของไฮโดรเจนในโลหะ