عرض مصدر هيدروجين

{{رسالة توضيح 1|الهيدروجين|ذرة الهيدروجين|ذرة الهيدروجين}}
{{معلومات هيدروجين}}
'''الهيدروجين''' <ref group="ملاحظة">أو '''الإيدروجين''' حسب قاموس المورد، البعلبكي، بيروت، لبنان.</ref> هو [[عنصر كيميائي]] له الرمز '''H''' وله [[عدد ذري|العدد الذرّي]] 1. يقع الهيدروجين في [[جدول دوري|الجدول الدوري]] ضمن [[عناصر الدورة الأولى]] وفوق [[فلز قلوي|عناصر المجموعة الأولى]]. في [[ظروف ضغط وحرارة قياسية|الظروف القياسيّة من الضغط والحرارة]] فإنّ الهيدروجين عبارة عن [[غاز]] عديم اللون والرائحة، [[اشتعال|سريع الاشتعال]]، غير سام، [[ثنائي الذرة|ثنائي الذرّة]] [[تكافؤ|أحادي التكافؤ]] له [[صيغة كيميائية|الصيغة الجزيئيّة]] H<sub>2</sub>. أكثر [[نظير|نظائر]] الهيدروجين وفرةً هو ''البروتيوم''، الذي له الرمز <sup>1</sup>H ويتألّف من [[بروتون]] واحد فقط دون وجود [[نيوترون]]ات في [[نواة الذرة|النواة]]. 

يعدّ الهيدروجين أخفّ العناصر الكيميائيّة وأكثرها [[وفرة العناصر الكيميائية|وفرةً]] في [[الكون]]، حيث يشكّل 75% من حجم الكون.<ref>{{مرجع وب|مسار=http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/971113i.html|عنوان=الهيدروجين في الكون|الناشر=ناسا|التاريخ=الجمعة، 01 يناير 2010|تاريخ الوصول=25 فبراير 2011|الأخير=بلامر|الأول=ديفيد}}</ref> إنّ أغلب الهيدروجين الموجود على [[كرة أرضية|الأرض]] يكون على شكل [[جزيء|جزيئي]] وذلك بدخوله على شكل [[رابطة تساهمية]] في بنية [[ماء|الماء]] وأغلب [[مركب عضوي|المركبات العضويّة]].

== التاريخ ==
=== الاكتشاف وأصل التسمية ===
[[ملف:Cavendish Henry signature.jpg|thumb|يمين|150 بك|[[هنري كافيندش]]، مكتشف الهيدروجين]]
يعود الفضل في اكتشاف الهيدروجين إلى العالم [[هنري كافيندش]] وذلك عام 1766 حيث عرف الهيدروجين لأوّل مرّة كمادّة متميّزة عن غيرها من الغازات القابلة للاشتعال.<ref>{{مرجع وب|مسار=http://www.infoplease.com/ce6/sci/A0858723.html|عنوان=اكتشاف الهيدروجين والنظائر المشعة له.|الناشر=موسوعة كولومبيا|العمل=هذه الصفحة هي جزء من مقالة مقسمة إلي مجموعة مقاطع منشورة [http://www.infoplease.com/ce6/sci/A0824717.html المقدمة] و [http://www.infoplease.com/ce6/sci/A0858720.html الخصائص] ومجموعة مقالات أخري|تاريخ الوصول=25 يناير، 2011.}}</ref> سمّى كافيندش الغاز المنطلق الناتج عن تفاعل الفلزّات مع الأحماض الممدّدة ''بالهواء القابل للاشتعال''،<ref>Ernst F. Schwenk: ''Sternstunden der frühen Chemie.'' Verlag C.H. Beck, 1998, ISBN 3-406-45601-4.</ref> وافترض أنّ هذه المادّة مماثلة للمادّة الافتراضيّة [[فلوجستون]]،<ref>{{cite web
| title = Why did oxygen supplant phlogiston? Research programmes in the Chemical Revolution – Cambridge Books Online – Cambridge University Press
| accessdate = 2011-10-22
| url = http://ebooks.cambridge.org/chapter.jsf?bid=CBO9780511760013&cid=CBO9780511760013A009
}}</ref> وفي عام 1781 اكتشف أنّ هذا الغاز يعطي باحتراقه الماء، لذلك ينسب اكتشاف هذا العنصر له.<ref name="Nostrand">{{cite encyclopedia| title=Hydrogen| encyclopedia=Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry| pages=797–799| publisher=Wylie-Interscience| year=2005| isbn=0-471-61525-0}}</ref><ref name="nbb">{{cite book| last=Emsley| first=John| title=Nature's Building Blocks| publisher=Oxford University Press| year=2001| location=Oxford| pages=183–191| isbn=0-19-850341-5}}</ref>

في عام 1783، قام العالم [[أنطوان لافوازييه]] بمنح العنصر المكتشف اسم الهيدروجين، وذلك باشتقاق التسمية من [[لغة إغريقية|الإغريقيّة]]، حيث أن لفظة هيدرو ''ὕδρω'' تعني ماء ولفظة جين ''γενῆς'' تعني مكوّن أو مولّد أو مشكّل،<ref name="Stwertka">{{cite book| last=Stwertka| first=Albert| title=A Guide to the Elements| publisher=Oxford University Press| year=1996| pages=16–21| isbn=0-19-508083-1}}</ref> وذلك عندما قام هو و[[بيير لابلاس]] بإعادة تجربة كافنديش بتشكيل الماء عند حرق الهيدروجين.<ref name="nbb"/>
[[ملف:Lavoisier.jpg|thumb|يمين|150 بك|[[أنطوان لافوازييه]]، مقترح تسمية الهيدروجين]]

[[هيدروجين سائل|سُيّل]] الهيدروجين لأوّل مرّة عام 1898 من قبل [[جيمس ديوار]] باستعمال التبريد لتسييل الغاز وبحفظه في [[حنجور (وعاء)|إناء ديوار]].<ref name="nbb"/> في العام التالي قام ديوار بتحضير [[هيدروجين صلب|الهيدروجين الصلب]].اكتشف نظير الهيدروجين المسمّى [[ديوتيريوم]] من قبل [[هارولد يوري]] عام 1931، في حين أنّ النظير الآخر [[تريتيوم]] اكتشف عام 1934 من قبل [[إرنست رذرفورد]] و[[مارك أوليفانت]] و[[باول هارتيك]].<ref name="Nostrand"/> 

كان نفخ [[منطاد|المناطيد]] من أوّل استخدامات الهيدروجين، وكان [[جاك شارل]] أوّل من قام بهذا العمل وذلك عام 1783.<ref name="nbb"/> بناء على هذه الفكرة قام الكونت الألماني [[فرديناند فون زبلين]] بتسويق فكرة المناطيد المزوّدة بالهيدروجين، حيث أسّس لاحقاً شركة متخصّصة بهذا الشأن أسماها على اسمه مناطيد [[زبلين]]، والتي كانت الرحلة الأولى لها عام 1900.<ref name="nbb"/> إلّا أنّ هذه المناطيد لم تكن آمنة وتراجع استخدامها بعد [[حادث تحطم هيندنبورغ]].<ref name="nbb"/> أوّل من حضّر غاز الهيدروجين صناعيّاً هو [[فيليب فون بوسلاغر]] وذلك بخلط المعادن بالأحماض القويّة.<ref name="">{{مرجع وب|الأخير=Barron|الأول= Andrew R. |وصلة المؤلف=|المؤلفين المشاركين= | تاريخ= |مسار=http://cnx.org/content/m31897/latest/ |عنوان=اكتشاف الهيدروجين. | اللغة= الإنجليزية|تاريخ الوصول=25 يناير، 2011}}</ref>

=== دوره في نظريّة الكم ===
نظراً للبنية الذريّة البسيطة [[ذرة الهيدروجين|لذرة الهيدروجين]] حيث تتألّف من بروتون واحد وإلكترون واحد، فإنّها استخدمت لتفسير نظرية البنية الذرّيّة، وذلك عن طريق تفسير طيف إصدار الهيدروجين في المجال المرئي.<ref>{{cite book
|last=Crepeau
|first=Bob
|title=Niels Bohr: The Atomic Model
|journal=Great Scientific Minds
|publisher=Great Neck Publishing
|date=2006-01-01
|isbn=1-4298-0723-7}}</ref>
تعدّ ذرّة الهيدروجين على سبيل المثال، الذرّة الوحيدة المعتدلة التي لها حلّ في [[معادلة شرودنغر]].

== الوفرة الطبيعيّة ==
=== في الكون ===
يعدّ الهيدروجين بالشكل الذرّي H أكثر [[عنصر كيميائي|العناصر الكيميائيّة]] [[وفرة العناصر الكيميائية|وفرةً]] في [[كون|الكون]] حيث يشكّل 75% من الكتلة بالنسبة لباقي العناصر، وفي نفس الوقت أكثر من 90% بالنسبة لعدد ذرّات العناصر في الكون. تجدر الإشارة بأنّ معظم كتلة الكون توجد على شكل مغاير للمادّة الموجودة على الأرض وذلك من حيث ارتباط العناصر، ولكن يعتقد أنّها توجد على شكل [[مادة مظلمة|مادّة]] و [[طاقة مظلمة]].<ref>{{cite web
|first=Steve|last=Gagnon
|url=http://education.jlab.org/itselemental/ele001.html
|title=Hydrogen|publisher=Jefferson Lab
|accessdate=2008-02-05}}</ref>
يوجد عنصر الهيدروجين بكميّات كبيرة في [[نجم|النجوم]] و[[عملاق غازي|العماليق الغازيّة]]، كما تلعب [[سحابة جزيئية|السحب الجزيئيّة]] للهيدروجين H<sub>2</sub> دوراً في [[ولادة النجوم]] وفي تزويدها بالوقود اللازم من خلال [[سلسلة تفاعل بروتون-بروتون]] ومن خلال [[دورة كربون-نيتروجين-أكسجين]] CNO لتشكيل [[هيليوم|الهيليوم]] عن طريق [[اندماج نووي|الاندماج النووي]].<ref>{{cite web
|last=Haubold|first=Hans|last2=Mathai|first2=A. M.
|date=November 15, 2007
|url=http://liveweb.archive.org/http://neutrino.aquaphoenix.com/un-esa/sun/sun-chapter4.html
|title=Solar Thermonuclear Energy Generation
|publisher=Columbia University|accessdate=2008-02-12
}}</ref>
إنّ عنصر الهيدروجين الموجود على مدى الكون يكون في الحالة [[ذرة|الذرية]] وفي حالة [[بلازما|البلازما]] واللتان تختلفان بخواصهما عن شكل الهيدروجين الجزيئي. في حالة البلازما مثلاً، فإنّ إلكترون وبروتون الهيدروجين غير مرتبطين ببعضهما البعض، إنّما في حالة سحابة متداخلة، ممّا يمنحه [[ناقلية كهربائية]] وإشعاعيّة عالية كحالته في النجوم مثل [[شمس|الشمس]]. هذه الجسيمات المشحونة تتأثّر بالمجالات المغناطيسيّة والكهربائيّة، كما يحدث في [[رياح شمسية|الرياح الشمسيّة]] التي تتأثّر [[غلاف مغناطيسي|بالغلاف المغناطيسي]] للأرض مشكّلةً [[تيار بيركلاند|تيارات بيركلاند]] و[[شفق قطبي|الشفق القطبي]]. بالمقابل، فإنّ الحالة الذرّيّة المعتدلة للهيدروجين تكثر في [[وسط بين نجمي|الأوساط بين النجميّة]]، حيث أنّ أنظمة [[مجموعة خطوط لايمان|لايمان-ألفا]] المخمّدة توجد فيها كمّيّات كبيرة من الهيدروجين الذرّي المعتدل مشكّلة قسماً كبيراً من كثافة [[باريون|الباريونات]] الكونيّة حيث تؤدّي إلى حدوث [[انزياح أحمر]] بمقدار ''z''=4 في الكون.<ref>{{cite journal
|last=Storrie-Lombardi|first=Lisa J.
|last2=Wolfe|first2=Arthur M.
|title=Surveys for z> 3 Damped Lyman-alpha Absorption Systems: the Evolution of Neutral Gas
|journal=Astrophysical Journal
|year=2000|volume=543|pages=552–576
|arxiv=astro-ph/0006044
|doi=10.1086/317138
|bibcode=2000ApJ...543..552S
|issue=2}}</ref>

يتوافر الهيدروجين خارج الأنظمة النجميّة على شكل سحب غازيّة، وذلك في [[منطقة هيدروجين I|مناطق الهيدروجين I]] حيث يوجد على شكل ذرّي معتدل غير متأيّن. هذه المناطق تصدر إشعاعاً له تردّد 1420 ميغا هرتز، والذي يسمّى [[خط هيدروجين]]. هذا الإشعاع يمكّن من تحديد مواقع تركّز الهيدروجين في الكون. بالمقابل، فإنّ السحب الغازيّة المتأيّنة للهيدروجين تسمى [[منطقة هيدروجين II|مناطق هيدروجين II]]. في هذه المناطق الأخيرة تصدر النجوم إشعاعاً بكمّيّات كبيرة، ممّا يمكّن من إجراء البحث حول تركيب المادّة المكوّنة للوسط بين النجمي. 
[[ملف:Nursery of New Stars - GPN-2000-000972.jpg|يسار|thumb|NGC 604: [[منطقة هيدروجين II|منطقة عملاقة من الهيدروجين المتأيّن]] في [[مسييه 33|مجرة المثلث]].]]

يوجد شكل جزيئي للهيدروجين على نمط [[كاتيون ثلاثي الهيدروجين]] <sup>+</sup>H<sub>3</sub> وذلك في [[وسط بين نجمي|الوسط بين النجمي]] نتيجة تأيّن الهيدروجين الجزيئي [[أشعة كونية|بالأشعّة الكونيّة]]. لوحظ وجود هذا [[كاتيون|الكاتيون]] في طبقات الغلاف الجوي العليا لكوكب [[المشتري]]. إنّ هذا الكاتيون يلعب دوراً مهمّاً في كيمياء الوسط بين النجمي.<ref>{{cite web|author=McCall Group, Oka Group|date=April 22, 2005|url=http://h3plus.uiuc.edu/|title=H3+ Resource Center|publisher=Universities of Illinois and Chicago|accessdate=2008-02-05}}</ref> إنّ النمط المعتدل من [[هيدروجين ثلاثي الذرة|الهيدروجين ثلاثي الذرة]] يصعب وجوده في الحالة المستقرّة،<ref name=couple>{{cite web|url=http://frhewww.physik.uni-freiburg.de/H3/guber4.pdf|title=Coupling of Bound States to Continuum States in Neutral Triatomic Hydrogen|publisher=Department of Molecular and Optical Physics, University of Freiburg, Germany|author=Helm, H. ''et al.''|accessdate=2009-11-25}}</ref> بالمقابل، فإنّ [[كاتيون ثنائي الهيدروجين|الكاتيون ثنائي الهيدروجين]] H<sup>+2</sup> نادر الوجود في الكون.

=== على الأرض ===
ضمن الشروط الطبيعيّة على [[الأرض|الكرة الأرضيّة]] فإنّ عنصر الهيدروجين يوجد بالشكل الحرّ على نمط [[غاز]]ي [[ثنائي الذرة]] H<sub>2</sub> ولكن بشكل نادر جداً، حيث يشكّل [[جزء في المليون|جزء واحد من المليون]] بالنسبة للحجم في [[غلاف جوي|الغلاف الجوّي]]. ينتج غاز الهيدروجين طبيعيّاً من بعض البكتريا و[[طحالب|الطحالب]]. بالمقابل، فإنّ عنصر الهيدروجين يوجد بوفرة كبيرة على سطح الأرض وذلك عندما [[رابطة كيميائية|يرتبط]] على شكل [[مركب كيميائي|مركّبات كيميائيّة]] مثل [[هيدروكربون|الهيدروكربونات]] والماء،<ref name="Miessler">{{cite book
|first=Gary L.|last=Miessler|last2=Tarr|first2=Donald A.
|year=2003|title=Inorganic Chemistry|edition=3rd
|publisher=Prentice Hall|isbn=0-13-035471-6}}</ref> حيث يعدّ بذلك ثالث أكثر العناصر وفرةً على سطح الأرض وذلك بعد [[أكسجين|الأكسجين]] و[[سيليكون|السيليكون]].<ref name="ArgonneBasic">{{cite web
|author=Dresselhaus, Mildred et al.|date=May 15, 2003
|url=http://www.sc.doe.gov/bes/hydrogen.pdf|format=PDF
|title=Basic Research Needs for the Hydrogen Economy
|publisher=Argonne National Laboratory, U.S. Department of Energy, Office of Science Laboratory
|accessdate=2008-02-05
}}</ref><ref name="الموسوعة العربية">{{cite web 
| title=الهدروجين
| publisher=الموسوعة العربية
| url=http://www.arab-ency.com/index.php?module=pnEncyclopedia&func=display_term&id=2728&vid=40
| accessdate =2014-05-07
}}</ref>إنّ أكثر من نصف [[معدن|المعادن]] المكتشفة لحدّ الآن تحوي في تركيبها على الهيدروجين.<ref>Webmineral – Mineral Species sorted by the element [http://webmineral.com/chem/Chem-H.shtml H (Hydrogen)] .</ref>

== الإنتاج ==
{{تفاصيل|إنتاج الهيدروجين}}
=== في المختبر ===
توجد عدة طرق مستخدمة في [[مختبر كيميائي|المختبرات الكيميائيّة]] لإنتاج كمّيات صغيرة من غاز الهيدروجين، لكنّها ليست مناسبة للتطبيق على مستوى صناعي.
==== تفاعل الفلزّات مع الأحماض ====
يحضّر الهيدروجين H<sub>2</sub> مخبريّاً من تفاعل [[حمض|الأحماض]] الممدّدة مع [[فلز|فلزّات]] نشيطة مثل [[حديد|الحديد]] أو [[مغنسيوم|المغنسيوم]] أو [[قصدير|القصدير]] أو [[زنك|الزنك]] كما في التفاعل:

:<math>\mathrm{Zn\ +\ 2\ H^+ \longrightarrow\ Zn^{2+} +\ H_2}</math>

يجب الانتباه إلى أنّ [[فلز قلوي|الفلزّات القلويّة]] و[[فلز قلوي ترابي|القلويّة الترابيّة]] تطلق الهيدروجين بشدّة، ممّا يجعل من الصعب السيطرة على التفاعل.<ref name="الموسوعة العربية"/> أمّا المعادن الأخرى مثل الفضّة والذهب والزئبق والنحاس فهي لا تطلق الهيدروجين بتفاعلها مع الأحماض.

==== أثر الماء على هيدريدات الفلزّات ====
ينتج الهيدروجين مخبريّاً من أثر الماء على [[هيدريد]]ات الفلزّات بتفاعل [[حلمهة]] كما في تفاعل الماء مع [[هيدريد الصوديوم]] أو [[هيدريد الكالسيوم]]<ref name="الموسوعة العربية"/>:

:<math>\mathrm{NaH\ +\ H_2O \longrightarrow\ NaOH +\ H_2}</math>
:<math>\mathrm{CaH_2\ +\ H_2O \longrightarrow\ Ca(OH)_2 +\ H_2}</math>

==== أثر الفلزّات المذبذبة على القواعد ====
ينتج الهيدروجين مخبريّاً من أثر بعض الفلزّات [[تذبذب (كيمياء)|المذبذبة]] على [[قاعدة (كيمياء)|القواعد]]<ref name="الموسوعة العربية"/>:

:<math>\mathrm{Zn\ +\ 2\ NaOH \longrightarrow\ Na_2ZnO_2 +\ H_2}</math>

=== صناعيّاً ===
==== من الماء ====
ينتج الهيدروجين من إجراء عملية [[تحليل كهربائي للماء]]، وهي طريقة قديمة بسيطة يمكن تطبيقها بتمرير [[تيار كهربائي]] بين قطبين كهربائيين مغموسين في الماء. 

:<math>\mathrm{2\ H_2O(l)  \longrightarrow\ 2\ H_2(g)\ +\ O_2(g)\ }</math>

نتيجة لذلك يتشكّل الهيدروجين على [[مهبط|المهبط]] في حين أنّ [[أكسجين|الأكسجين]] يتشكّل على [[مصعد (مسرى كهربائي)|المصعد]]. يصنع المهبط عادةً من [[بلاتين|البلاتين]] أو أيّ فلز خامل آخر. لا يمكن الاعتماد على هذه العمليّة لإنتاج الهيدروجين صناعيّاً لأنّها غير مجدية اقتصاديّاً، وذلك للطاقة الكبيرة المستهلكة لإجراء العمليّة، ولحدوث تفاعلات جانبيّة تقلّل من الكفاءة. إنّ الكفاءة النظريّة للعمليّة تقع ضمن مجال يتراوح بين 80–94%.<ref>{{cite web
| last=Kruse|first=B.
| last2=Grinna|first2=S.|last3=Buch|first3=C.
| year=2002
| url=http://bellona.org/filearchive/fil_Hydrogen_6-2002.pdf
| format=PDF
| title=Hydrogen Status og Muligheter
| publisher=Bellona
| accessdate=2008-02-12
}}</ref> 
ينتج الهيدروجين أيضاً من [[تحليل كهربائي|التحليل الكهربائي]] [[أجاج|للأجاج]] أثناء إنتاج [[كلور|الكلور]].<ref>{{cite web| last=Lees| first=Andrew| title=Chemicals from salt| publisher=BBC|year=2007|url=http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/chemistry/usefulproductsrocks/chemicals_saltrev3.shtml|accessdate=2008-03-11|archiveurl = http://web.archive.org/web/20071026052022/http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/chemistry/usefulproductsrocks/chemicals_saltrev3.shtml |archivedate = October 26, 2007|deadurl=yes}}</ref>

لا زالت الأبحاث جارية لزيادة فعّالية العمليّة، من بينها بحث نشر عام 2007 يتضمّن وصف طريقة استخدام [[سبيكة]] من الألومنيوم و[[غاليوم|الغاليوم]] على شكل حبيبات تضاف إلى الماء لتوليد الهيدروجين. هذه العملية تشكّل [[أكسيد الألومنيوم|الألومينا]] بالإضافة إلى الغاليوم الذي يمنع تشكّل طبقة الأكسيد على الحبيبات ممّا يمكّن من إعادة استخدامها. هذه الطريقة توفّر أحد المقترحات لصالح [[اقتصاد الهيدروجين]] بحيث أنّ الهيدروجين يولّد في الموقع دون الحاجة لنقله.<ref>{{cite web| last=Venere|first=Emil|date=May 15, 2007| url=http://news.uns.purdue.edu/x/2007a/070515WoodallHydrogen.html| title=New process generates hydrogen from aluminum alloy to run engines, fuel cells| publisher=Purdue University|accessdate=2008-02-05}}</ref>

من الطرق الأخرى التي لا تزال ضمن موضوع البحث استخدام طرق كيميائيّة حراريّة لإنتاج الهيدروجين من الطاقة الشمسيّة لتحليل الماء دون استخدام الكهرباء كمصدر للطاقة.<ref>{{cite web|url=http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/progress07/ii_f_1_perret.pdf|title=Development of Solar-Powered Thermochemical Production of Hydrogen from Water, DOE Hydrogen Program, 2007|author=Perret, Robert|accessdate=2008-05-17|format=PDF}}</ref> هنالك أكثر من 200 طريقة لا تزال ضمن دائرة البحث العلمي. تدعى هذه الطرق [[دورة كيميائية حرارية|بالدورات الكيميائية الحرارية]] .<ref>{{cite web|url=http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review05/pd28_weimer.pdf|title=Development of solar-powered thermochemical production of hydrogen from water|format=PDF}}</ref> من الأمثلة المقترحة: [[دورة أكسيد الحديد]] و [[دورة أكسيد السيريوم الرباعي-أكسيد السيريوم الثلاثي]] و[[دورة زنك-أكسيد الزنك]] و[[دورة كبريت-يود]] و[[دورة نحاس-كلور]] و[[دورة الكبريت الهجينة]].

==== من الوقود الأحفوري ====
إنّ أكثر الطرق كفاءةً من الناحية الاقتصاديّة لإنتاج الهيدروجين هي عملية [[إصلاح بخاري]] للهيدروكربونات وخاصّة بالنسبة [[غاز طبيعي|للغاز الطبيعي]].<ref name="Oxtoby">{{cite book
| first=D. W.|last=Oxtoby|year=2002
| title=Principles of Modern Chemistry
| edition=5th|publisher=Thomson Brooks/Cole
| isbn=0-03-035373-4}}</ref> ينتج الهيدروجين في هذه العمليّة كناتج ثانوي حيث يمرّر بخار الماء عند درجات حرارة مرتفعة تتراوح بين 700 إلى 1000°س على الهيدروكربونات (غاز [[ميثان|الميثان]] في المثال أدناه) وينتج بذلك [[غاز الاصطناع]]، وعو مزيج من الهيدروجين و[[أحادي أكسيد الكربون]]. 

:<math>\mathrm{CH_4\ +\ H_2O \longrightarrow\ CO +\ 3\ H_2}</math>

هذا التفاعل يفضّل إجراؤه تحت ضغوط منخفضة ولكن عمليّاً يجرى تحت ضغوط مرتفعة (حوالي 2 ميغا باسكال)، لأن تسويق الهيدروجين المضغوط أسهل، ولأنّ أنظمة وحدات [[امتزاز بالضغط المتأرجح|الامتزاز بالضغط المتأرجح]] تعمل بشكل أفضل عند ضغوط مرتفعة. يستعمل غاز الاصطناع بشكل رئيسي لإنتاج [[ميثانول|الميثانول]] والمركّبات المتعلّقة.

تتضمّن عملية الإصلاح البخاري استخدام زيادة من بخار الماء، ولضبط كميّة الغازين إلى بعضهما البعض يستخدم [[تفاعل انزياح ماء-غاز]] لتوليد كمّيّة إضافيّة من الهيدروجين، وذلك بوجود [[تحفيز|حفّاز]] من [[أكسيد الحديد]]. هذا التفاعل بدوره يعدّ طريقة صناعيّة لتحضير [[ثنائي أكسيد الكربون]].<ref name="Oxtoby"/>

:<math>\mathrm{CO\ +\ H_2O \longrightarrow\ CO_2 +\ H_2}</math>

من إحدى الطرق الأخرى المهمّة لإنتاج الهيدروجين هي [[أكسدة|الأكسدة]] الجزئيّة للهيدروكربونات:<ref>{{cite web| title=Hydrogen Properties, Uses, Applications| publisher=Universal Industrial Gases, Inc.| year=2007| url=http://www.uigi.com/hydrogen.html| accessdate=2008-03-11}}</ref>

:<math>\mathrm{2\ CH_4\ +\ O_2 \longrightarrow\ 2\ CO +\ 4\ H_2}</math>

واستخدام الفحم كإحدى المواد الأوليّة لتفاعل انزياح ماء-غاز:<ref name="Oxtoby"/>

:<math>\mathrm{C\ +\ H_2O\ \longrightarrow\ CO\ +\ H_2}</math>

ينتج الهيدروجين أحياناً في العمليّات الصناعيّة ويستهلك في نفس العملية دون الحاجة إلى فصله. ففي [[عملية هابر]] لإنتاج [[أمونيا|الأمونيا]] يتولّد الهيدروجين من الغاز الطبيعي لاستخدامه من أجل الإنتاج.<ref>{{cite web| last=Funderburg| first=Eddie| title=Why Are Nitrogen Prices So High?| publisher=The Samuel Roberts Noble Foundation|year=2008| url=http://www.noble.org/Ag/Soils/NitrogenPrices/Index.htm| accessdate=2008-03-11}}</ref>

=== طرائق بديلة ===
يجري البحث في الوقت الراهن على إيجاد طرق بديلة لإنتاج الهيدروجين نتيجة ازدياد الطلب على مصادر الطاقة إمّا باستخدام [[أشنيات خضراء|الأشنيات الخضراء]] أو الأنزيمات. من الاقتراحات التي ظهرت مؤخراً عام 2014 استخدام طريقة محفّزة [[أنزيم|أنزيمياً]] لتحويل [[زيلوز|الزيلوز]] إلى الهيدروجين. تتضمّن العمليّة استخدام 13 أنزيم من ضمنها زيلولوكيناز Xylulokinase [[متعدد الفوسفات]].<ref>{{cite web|url=http://www.greencarcongress.com/2013/04/vt-20130403.html |title=Virginia Tech team develops process for high-yield production of hydrogen from xylose under mild conditions |doi=10.1002/anie.201300766|publisher=Green Car Congress |date=2013-04-03 |accessdate=2014-01-22}}</ref><ref>{{cite doi|10.1002/anie.201300766}}</ref>

== النظائر ==
{{تفاصيل|نظائر الهيدروجين}}
[[ملف:Hydrogen Deuterium Tritium scheme without text.png|تصغير|نظائر الهيدروجين: البروتيوم والديوتيريوم والتريتيوم]]
للهيدروجين ثلاثة [[نظير|نظائر]] رئيسيّة وهي <sup>1</sup>H ويدعى البروتيوم وله الرمز H، و<sup>2</sup>H ويدعى [[ديوتيريوم]] وله الرمز D، و<sup>3</sup>H ويدعى [[تريتيوم]] وله الرمز T. وبذلك يعدّ الهيدروجين العنصر الوحيد الذي لنظائره أسماءً مختلفة، حيث أن أسماء نظائر باقي العناصر يشار إليها باسم العنصر مرفقاً بعدد النيوترونات في النواة. 

{| class="wikitable" width="100%"
|- bgcolor="#dfdfdf"
! النظير || الاسم ||الرمز ||الخصائص
|----
|&nbsp;&nbsp; <sup>1</sup>H || بروتيوم ||&nbsp;&nbsp;H ||أكثر نظائر الهيدروجين ثباتاً وأخفّها <ref name=Peter87/>، وله [[نواة|نواة ذرة]] تتكون من [[بروتون]] واحد، ويستخدم الاسم '''بروتيوم''' للتعبير عن هذا النظير (اسم غير شائع الاستخدام).<ref>{{cite journal
|last=Urey|first=Harold C.
|last2=Brickwedde|first2=F. G.|last3=Murphy|first3=G. M.
|title=Names for the Hydrogen Isotopes
|journal=Science|year=1933|volume=78
|issue=2035|pages=602–603
|doi=10.1126/science.78.2035.602
|pmid=17797765|bibcode = 1933Sci....78..602U}}</ref> لهذا النظير وفرة نسبيّة مقدارها 99.98%.
|----
|&nbsp;&nbsp; <sup>2</sup>H || [[ديوتيريوم]] ||&nbsp;&nbsp;D ||للنظير <sup>2</sup>H نيوترون بالإضافة إلى البروتون الموجود في النواة، ويسمى '''ديوتيريوم''' وله الرمز D. وهو يشكل 0.015% من ذرّات الهيدروجين في الطبيعة. إنّ الديويتيريوم عبارة عن نظير غير مشعّ ولا يشكّل خطراً على جسم الإنسان. تستخدم المركّبات والمذيبات [[وسم نظيري|الموسومة]] بالديوتيريوم في تجارب [[مطيافية الرنين المغناطيسي النووي]]. <ref>{{cite journal
|author=Oda, Y; Nakamura, H.; Yamazaki, T.; Nagayama, K.; Yoshida, M.; Kanaya, S.; Ikehara, M.
|title=1H NMR studies of deuterated ribonuclease HI selectively labeled with protonated amino acids
|journal=Journal of Biomolecular NMR
|year=1992|volume=2|issue=2|pages=137–47
|doi=10.1007/BF01875525
|pmid=1330130}}</ref> يدعى الماء الذي تكون جزيئاته مخصّبة بالديوتيريوم D مكان الهيدروجين (البروتيوم) H باسم [[ماء ثقيل|الماء الثقيل]]. والديوتيريوم قليل جدًا في الماء، إذ توجد منه ذرّة واحدة فقط مقابل 6700 ذرة من البروتيوم.<ref name=Peter87/> يستعمل الماء الثقيل في المفاعلات النوويّة [[مهدئ النيوترون|كمهدّئ للنيوترونات]] وكمادّة تبريد. يعدّ الديويتيريوم كأحد الاحتمالات الممكنة للاستخدام كوقود [[اندماج نووي|للاندماج النووي]].<ref>{{cite news
|last=Broad|first=William J.
|date=November 11, 1991
|title=Breakthrough in Nuclear Fusion Offers Hope for Power of Future
|work=The New York Times
|url=http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9D0CE4D81030F932A25752C1A967958260&sec=&spon=&pagewanted=all
|accessdate=2008-02-12}}</ref>
|----
|&nbsp;&nbsp; <sup>3</sup>H || [[تريتيوم]] ||&nbsp;&nbsp;T ||للنظير <sup>3</sup>H نواة تتكون من نيوترونين اثنين وبروتون واحد، ويعرف باسم '''تريتيوم''' وله الرمز T. يعدّ التريتيوم [[اضمحلال نشاط إشعاعي|نظيراً مشعّاً]] ويضمحلّ عبر [[اضمحلال بيتا|إشعاع بيتا]] إلى النظير [[نظائر الهيليوم|هيليوم-3]] وذلك [[عمر النصف|بعمر نصف]] مقداره 12.32 سنة.<ref name="Miessler"/> يوجد التريتيوم في الطبيعة بنسبة ضئيلة جدّاً وذلك من أثر [[أشعة كونية|الأشعّة الكونيّة]] على غازات الغلاف الجوي.<ref name=Peter87/><ref name="Lal_Peters">D. Lal und B. Peters: ''Cosmic ray produced radioactivity on the earth.'' Handbuch der Physik, Band 46/2, Springer, Berlin 1967, S.&nbsp;551–612.</ref> أدّت [[اختبار الأسلحة النووية|التجارب النوويّة]] إلى إصدار نسبة من التريتيوم في الطبيعة.<ref>{{cite web| author=Staff|date=November 15, 2007| url=http://www.epa.gov/rpdweb00/radionuclides/tritium.html| publisher=U.S. Environmental Protection Agency| title=Tritium|accessdate=2008-02-12}}</ref> يستخدم التريتيوم في مفاعلات الاندماج النووي،<ref>{{cite web| last=Nave| first=C. R.|title=Deuterium-Tritium Fusion| work=HyperPhysics| publisher=Georgia State University| year=2006| url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/nucene/fusion.html| accessdate=2008-03-08}}</ref> وكمادّة تتبّع في [[جيوكيمياء النظائر]] <ref>{{cite journal| first=Carol| last=Kendall| first2=Eric| last2=Caldwell| title=Fundamentals of Isotope Geochemistry| publisher=US Geological Survey| year=1998| url=http://wwwrcamnl.wr.usgs.gov/isoig/isopubs/itchch2.html#2.5.1| accessdate=2008-03-08}}</ref> وفي [[إضاءة التريتيوم]] <ref>{{cite web| title=The Tritium Laboratory| publisher=University of Miami| year=2008| url=http://www.rsmas.miami.edu/groups/tritium/| accessdate=2008-03-08}}</ref> وكمادّة للوسم الإشعاعي في التجارب الكيميائيّة والحيويّة.<ref name="holte">{{cite journal| last=Holte| first=Aurali E.| last2=Houck| first2=Marilyn A.| last3=Collie| first3=Nathan L.| title=Potential Role of Parasitism in the Evolution of Mutualism in Astigmatid Mites| journal=Experimental and Applied Acarology| volume=25| issue=2| pages=97–107| publisher=Texas Tech University| location=Lubbock| year=2004|doi=10.1023/A:1010655610575}}</ref>  
|}

للهيدروجين [[نظير مشع مصطنع|نظائر مشعّة]] أخرى لا توجد في الطبيعة وهي هيدروجين-4 <sup>4</sup>H و هيدروجين-5 <sup>5</sup>H و هيدروجين-6 <sup>6</sup>H بالإضافة إلى هيدروجين-7 <sup>7</sup>H المصطنع حديثاً.<ref name="Gurov">{{cite journal
|author=Gurov, Yu. 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
|title=Spectroscopy of superheavy hydrogen isotopes in stopped-pion absorption by nuclei
|journal=Physics of Atomic Nuclei
|year=2004|volume=68|issue=3|pages=491–97
|doi=10.1134/1.1891200
|bibcode = 2005PAN....68..491G}}</ref><ref name="Korsheninnikov">{{cite journal
|title=Experimental Evidence for the Existence of <sup>7</sup>H and for a Specific Structure of <sup>8</sup>He
|journal=Physical Review Letters
|year=2003|volume=90|issue=8|page=082501
|doi=10.1103/PhysRevLett.90.082501|bibcode=2003PhRvL..90h2501K
|displayauthors=8
|last1=Korsheninnikov
|first1=A.
|last2=Nikolskii
|first2=E.
|last3=Kuzmin
|first3=E.
|last4=Ozawa
|first4=A.
|last5=Morimoto
|first5=K.
|last6=Tokanai
|first6=F.
|last7=Kanungo
|first7=R.
|last8=Tanihata
|first8=I.
|last9=Timofeyuk
|first9=N.}}</ref>

== الخصائص الفيزيائيّة ==
الهيدروجين أخفّ العناصر الكيميائيّة على الإطلاق وأقلّها كثافةً حيث يتكوّن من بروتون وإلكترون واحد. في درجة الحرارة والضغط القياسيّين يكون الهيدروجين على شكل غاز ثنائي الذرة. يعدّ غاز الهيدروجين H<sub>2</sub> أخفّ من الهواء بحوالي 14 مرة، وله درجة غليان مقدارها 21.15 [[كلفن]] (−252 °س) ودرجة انصهار 14.02 كلفن (−259 °س). تبلغ [[انحلالية]] (ذوبانية) الهيدروجين في الماء حوالي 1.6 مغ/ل. يتميّز الهيدروجين عن باقي الغازات أنّ له أكبر قدرة على [[انتشار|الانتشار]]، وأنّ له أعلى [[ناقلية حرارية]] وأنّ له أكبر قدرة على [[تدفق الغازات|التدفق]]، كما أنّ له [[لزوجة]] منخفضة نسبيّاً. 

إنّ الهيدروجين له قابليّة عالية للانحلال في [[عنصر أرضي نادر|العناصر الأرضية النادرة]] والفلزات الانتقاليّة،<ref name="Takeshita">
{{cite journal
|last=Takeshita|first=T.
|last2=Wallace|first2=W.E.
|last3=Craig|first3=R.S.
|title=Hydrogen solubility in 1:5 compounds between yttrium or thorium and nickel or cobalt
|journal=Inorganic Chemistry
|volume=13|issue=9|pages=2282–2283
|year=1974
|doi=10.1021/ic50139a050
}}</ref> كما أنّه ينحلّ في [[فلز لابلوري|الفلزّات اللابلّورية]].<ref name="Kirchheim1">
{{cite journal
|last=Kirchheim|first=R.
|last2=Mutschele|first2=T.
|last3=Kieninger|first3=W.
|title=Hydrogen in amorphous and nanocrystalline metals
|journal=Materials Science and Engineering
|year=1988|volume=99|pages=457–462
|doi=10.1016/0025-5416(88)90377-1
|last4=Gleiter
|first4=H
|last5=Birringer
|first5=R
|last6=Koble
|first6=T
}}</ref> إنّ انحلاليّة الهيدروجين في الفلزّات تتأثّر بوجود عدم انتظام موضعي وبوجود شوائب في [[شبكة بلورية|الشبكة البلّوريّة]].<ref name="Kirchheim2">
{{cite journal
|last=Kirchheim|first=R.
|title=Hydrogen solubility and diffusivity in defective and amorphous metals
|journal=Progress in Materials Science
|volume=32|issue=4|pages=262–325
|year=1988
|doi=10.1016/0079-6425(88)90010-2
}}</ref> هذه الخصائص تفيد بمعرفة مدى نقاوة الهيدروجين بتمريره عبر أقراص ساخنة من [[بالاديوم|البالاديوم]]. بالمقابل تمثّل هذه الانحلاليّة إحدى المشاكل في التعدين، حيث تؤدي إلى حدوث ظاهرة [[تقصف هيدروجيني|التقصّف الهيدروجيني]] للعديد من الفلزّات، ممّا يجعلها أكثر هشاشةً وعرضةً للكسر،<ref name="Rogers 1999 1057–1064">{{cite journal
|last=Rogers|first=H.C.
|title=Hydrogen Embrittlement of Metals
|journal=Science
|volume=159|issue=3819|pages=1057–1064
|year=1999
|doi=10.1126/science.159.3819.1057
|pmid=17775040
|bibcode = 1968Sci...159.1057R}}</ref> ممّا يعقّد من مسألة نقل وتخزين الهيدروجين.<ref>http://www.pro.ecs.dtu.dk/research/hydrogen-storage</ref>

[[ملف:Emission spectrum-H.svg|500px|thumb|خطوط طيف إصدار الهيدروجين في المجال المرئي، هنالك أربعة خطوط مرئيّة من [[سلسلة بالمر]].]]
يظهر الهيدروجين [[خط طيفي|خطوط طيفيّة]] مميّزة في المجال المرئي، تدعى [[سلسلة بالمر|بسلسلة بالمر]]، والتي تقع عند 656 و 468 و 434 و 410 [[نانومتر]]. هنالك أيضاً سلسلة من الخطوط الطيفيّة للهيدروجين واقعة ضمن مجال [[أشعة تحت الحمراء|الأشعة تحت الحمراء]] (وهي: [[سلسلة باشن]] و[[سلسلة براكيت]] و[[سلسلة بفوند]]) بالإضافة إلى الخطوط الواقعة ضمن مجال [[أشعة فوق بنفسجية|الأشعة فوق البنفسجيّة]] ([[سلسلة لايمان]]) وذلك بالنسبة [[طيف كهرومغناطيسي|للطيف كهرومغناطيسي]].

يبدي الهيدروجين H<sub>2</sub> ضمن [[حقل مغناطيسي]] خاصيّة [[مغناطيسية معاكسة]] ضعيفة جداً، حيث أنّ [[قابلية مغناطيسية|القابليّة المغناطيسيّة]] له <math>\chi_{m}</math> يبلغ مقدارها {{val|-2.2|e=-9|u=}}. يعدّ الهيدروجين عازلاً للتيار الكهربائي، حيث أنّ [[شدة العزل]] له كبيرة في [[حقل كهربائي|الحقول الكهربائيّة]]. 

=== أطوار الهيدروجين ===
[[ملف:Linde-Wasserstofftank.JPG|mini|thumb|وعاء تخزين للهيدروجين السائل]]
يوجد الهيدروجين في الشروط القياسيّة من الضغط ودرجة الحرارة على شكل [[غاز]] ثنائي الذرة H<sub>2</sub>. عند درجات حرارة أقلّ من 21.15 كلفن يتكاثف الهيدروجين إلى سائل عديم اللون يدعى [[هيدروجين سائل|بالهيدروجين السائل]] ويرمز له '''LH<sub>2</sub>'''. يبدأ الهيدروجين بتشكيل بلّورات صلبة عند درجة حرارة مقدارها 14.02 كلفن (−259.2 °س) ويتشكّل عندها مزيج من الهيدروجين السائل و[[هيدروجين صلب|الهيدروجين الصلب]]، والذي يدعى ''بالطين الهيدروجيني''. عند درجات حرارة أقلّ من 14.02 كلفن يوجد الهيدروجين بالشكل الصلب فقط.

بخلاف [[هيليوم|الهيليوم]] الذي يبدي عند تسييله [[ميوعة فائقة]] فإنّ الهيدروجين لا يبدي هذه الخاصيّة. تعدّ [[نقطة ثلاثية|النقطة الثلاثيّة]] للهيدروجين، حيث توجد الأطوار الثلاثة للهيدروجين في حالة توازن، إحدى النقاط الثابتة في [[مقياس درجة الحرارة العالمي]] ومقدارها 13.8033 كلفن عند ضغط 7.042 كيلو باسكال. <ref name="NIST">P. J. Linstrom, W. G. Mallard (Hrsg.): NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg MD.</ref> تقع [[نقطة حرجة (ديناميكا حرارية)|النقطة الحرجة]] للهيدروجين عند درجة حرارة مقدارها 33.18 كلفن وذلك عند ضغط مقداره 13.0 بار.<ref name="NIST"/> 

تنبّأ فريق بحث سوفييتي في السابق أنّ الهيدروجين يكتسب فجأة لدى تعريضه إلى ضغط يبلغ ثلاثة ملايين ضغط جوّي خاصّة غريبة وهي أنه يصبح ناقلاً للكهرباء كأيّ [[فلز]] من الفلزّات المعروفة. <ref name=Peter87>{{citation|title=الماء: تلك المادة العجيبة|first=إيغور فاسيلفيتش|last=[[إيغور فاسيلفيتش بتريانوف|بتريانوف]]|journal=دار مير للطباعة والنشر،ترجمة الدكتور عيسى مسوح|year=1987}}</ref> تحت ظروف الضغط العالية، كالتي توجد في مركز [[عملاق غازي|العملاق الغازي]] يفقد الهيدروجين خواصّه ويصبح على شكل [[هيدروجين فلزي]]. وتحت ظروف الضغط المنخفض كالتي توجد في الفضاء، يميل الهيدروجين لأن يتواجد على شكل ذرّات مفردة، نظراً لعدم وجود ظروف مناسبة لها لأن تتّحد. بالمقابل، تتكون سحب من الهيدروجين H<sub>2</sub> عند [[ولادة النجوم]].

=== مستويات الطاقة الإلكترونيّة ===
إنّ [[مستوى طاقة|مستوى الطاقة]] [[حالة أرضية|للحالة الأرضيّة]] للإلكترون الموجود في ذرّة الهيدروجين يساوي 13.6 [[إلكترون فولت]]، والذي يعادل تقريباً طاقة فوتون من المنطقة فوق البنفسجيّة له طول موجة مقداره 92 [[نانو متر]].<ref>{{cite web
|url=http://jupiter.phy.umist.ac.uk/~tjm/ISPhys/l7/ispl7.html
|title=Lecture 7, Emission Lines&nbsp;— Examples
|accessdate=2008-02-05|last=Millar|first=Tom
|date=December 10, 2003
|work=PH-3009 (P507/P706/M324) Interstellar Physics
|publisher=University of Manchester}}</ref>

يمكن عن طريق [[نموذج بور]] أن يتم حساب مستويات طاقة الهيدروجين بطريقة شبه دقيقة. ويتمّ هذا بجعل الإلكترون يدور حول البروتون مثلما تدور الأرض حول الشمس. ولكنّ الأرض لها مدار ثابت حول الشمس محكوم بقوى [[جاذبية (فيزياء)|الجاذبية]] بين الأرض والشمس، أمّا الإلكترون فإنّه يحتفظ بمداره تحت تأثير القوة [[كهرومغناطيسية|الكهرومغناطيسيّة]]. كما يوجد فرق آخر بين النظامين، وهو أنّه طبقاً [[ميكانيكا كم|لميكانيكا الكمّ]] يمكن للإلكترون أن يكون على مسافة ثابتة فقط من البروتون. وعند عمل تصوّر لذرّة الهيدروجين طبقاً لهذا النظام وفق نموذج بور فإنّ هنالك طاقات مسموحة ومحدّدة للإلكترون.<ref>{{cite web
|last=Stern|first=David P.|date=2005-05-16
|url=http://www.iki.rssi.ru/mirrors/stern/stargaze/Q5.htm
|title=The Atomic Nucleus and Bohr's Early Model of the Atom
|publisher=NASA Goddard Space Flight Center (mirror)
|accessdate=2007-12-20}}</ref> يمكن تقديم وصف أدقّ لذرّة الهيدروجين من خلال استعمال [[معادلة شرودنغر]] أو بحساب [[سعة الاحتمال|احتماليّة]] تواجد الإلكترون حول البروتون باستخدام حسابات [[ريتشارد فاينمان|فاينمان]].<ref>{{cite web| last=Stern|first=David P.|date=2005-02-13| url=http://www-spof.gsfc.nasa.gov/stargaze/Q7.htm| title=Wave Mechanics| publisher=NASA Goddard Space Flight Center| accessdate=2008-04-16}}</ref>

=== أشكال ارتباط الهيدروجين الجزيئي ===
[[ملف:Spinisomers of molecular hydrogen ar.png|thumb|يسار|أشكال ارتباط الهيدروجين الجزيئي، أورثو و بارا]]
في الظروف العاديّة فإنّ غاز الهيدروجين الجزيئي H<sub>2</sub> عبارة عن خليط من نوعين يختلفان عن بعضهما البعض وذلك [[لف مغزلي|باتّجاه اللف المغزلي]] للبروتون. تدعى هاتان الحالتان أورثو و بارا.<ref name="uigi">{{cite web|author=Staff|year=2003|url=http://www.uigi.com/hydrogen.html|title=Hydrogen (H<sub>2</sub>) Properties, Uses, Applications: Hydrogen Gas and Liquid Hydrogen|publisher=Universal Industrial Gases, Inc.|accessdate=2008-02-05}}</ref> في حالة الهيدروجين أورثو فإنّ البروتونين يقومان بلفّ مغزلي موازي، أمّا في حالة الهيدروجين بارا فإنّ اللفّ المغزلي لبروتوني النواة يكون باتّجاه معاكس.<ref>P. Atkins and J. de Paula, Atkins' Physical Chemistry, 8th edition (W.H.Freeman 2006), p.452</ref>

في [[ظروف ضغط وحرارة قياسية|الظروف القياسيّة]] يتكوّن الهيدروجين من 25% من النمط بارا و 75% من النمط أورثو.<ref name="Tikhonov">{{cite journal|last=Tikhonov|first=Vladimir I.|last2=Volkov|first2=Alexander A.|title=Separation of Water into Its Ortho and Para Isomers|journal=Science|year=2002|volume=296|issue=5577|doi=10.1126/science.1069513|pmid=12089435|page=2363}}</ref> تعتمد نسبة التوازن بين هذين الشكلين على درجة الحرارة، خاصّةً أنّ الهيدروجين أورثو له طاقة أكبر ويكون في [[حالة مثارة|الحالة المثارة]]، فبالتالي لا يكون مستقراً في حالته النقيّة. لذلك فإنّ إجراء عمليّة تكثيف سريعة للهيدروجين، تجعله حاوياً على نسبة أكبر من النمط أورثو عالي الطاقة، والذي يتحول ببطء إلى النمط بارا.<ref>{{cite journal|last=Milenko|first=Yu. Ya.|last2=Sibileva|first2=R. M.|last3=Strzhemechny|first3=M. A|title=Natural ortho-para conversion rate in liquid and gaseous hydrogen|journal=Journal of Low Temperature Physics|year=1997|volume=107|issue=1–2|pages=77–92
|doi=10.1007/BF02396837|bibcode = 1997JLTP..107...77M}}</ref> عند درجات حرارة منخفضة جدّاً فإنّ الهيدروجين يكون بشكل شبه حصري من النمط بارا. يمكن تمييز ظاهرة وجود أورثو/بارا الهيدروجين في المركّبات الحاوية على الهيدروجين مثل الماء أو [[مجموعة الميثيلين]]، ولكن لذلك تأثير ضئيل على خصائصها الحراريّة.<ref>{{cite journal| last1=Shinitzky| first1=Meir| last2=Elitzur| first2=Avshalom C.| title=Ortho-para spin isomers of the protons in the methylene group| journal=Chirality| volume=18| issue=9| pages=754–756|year=2006|doi=10.1002/chir.20319| pmid=16856167}}</ref>

إنّ لخاصّيّة تحوّل الهيدروجين المكثّف بين النمطين أورثو/بارا لها أهميّة في مجال تحضير وتخزين الهيدروجين السائل، حيث أنّ التحوّل من النمط أورثو إلى النمط بارا عمليّة [[ناشر للحرارة|ناشرة للحرارة]]، بحيث أنّها تقدّم حرارة كافية لتبخير قسم من الهيدروجين السائل، ممّا يؤدّي إلى حدوث خسارة في المادّة المسالة. من أجل ذلك تضاف [[تحفيز|حفّازات]] لعمليّة تحوّل أورثو/بارا مثل [[أكسيد الحديد الثلاثي]] و[[أكسيد الزنك]].<ref name="Svadlenak">{{cite journal|last=Svadlenak|first=R. Eldo|last2=Scott|first2=Allen B|title=The Conversion of Ortho- to Parahydrogen on Iron Oxide-Zinc Oxide Catalysts|journal=Journal of the American Chemical Society|year=1957|volume=79|issue=20|pages=5385–5388|doi=10.1021/ja01577a013}}</ref>

== الخصائص الكيميائيّة ==
=== الاحتراق ===
[[ملف:Shuttle Main Engine Test Firing cropped edited and reduced.jpg|thumb|upright|يمين|احتراق غاز الهيدروجين مع الأكسجين في محرّك مكوك الفضاء الرئيسي.]]

إنّ غاز الهيدروجين [[اشتعالية|سريع الاشتعال]] ويحترق في الهواء ضمن مجال كبير من التركيز يتراوح بين 4% و 75% تركيز حجمي.<ref>
{{cite journal
|last=Carcassi|first=M.N.
|last2=Fineschi|first2=F.
|title=Deflagrations of H<sub>2</sub>–air and CH<sub>4</sub>–air lean mixtures in a vented multi-compartment environment
|journal=Energy
|volume=30|issue=8|pages=1439–1451
|year=2005
|doi=10.1016/j.energy.2004.02.012
}}</ref> إنّ [[محتوى حراري|المحتوى الحراري]] القياسي للاحتراق بالنسبة لغاز الهيدروجين يبلغ −286 كيلوجول/مول.<ref>
{{cite book
|author=Committee on Alternatives and Strategies for Future Hydrogen Production and Use, United States National Research Council, US National Academy of Engineering
|year=2004
|title=The Hydrogen Economy: Opportunities, Costs, Barriers, and R&D Needs
|page=240
|publisher=National Academies Press
|isbn=0-309-09163-2|url=http://books.google.com/?id=ugniowznToAC&pg=PA240
}}</ref>

يحدث تفاعل الاحتراق وفق التفاعل:

: <math>\mathrm{2 \ H_2(g)\ +\ O_2(g)\ \rightarrow 2\ H_2O(l)}</math>

يمكن أن يتشكّل مزيج انفجاري مع الهواء بتراكيز منخفضة من الهيدروجين وذلك بوجود مصدر حراري أو نتيجة تماس كهربائي. إن [[درجة حرارة الاشتعال الذاتي]] للهيدروجين تبلغ 500°س.<ref>{{cite book
|url=http://books.google.com/?id=-CRRJBVv5d0C&pg=PA402|page=402
|title=A comprehensive guide to the hazardous properties of chemical substances
|publisher=Wiley-Interscience|isbn=0-471-71458-5
|year=2007
|author=Patnaik, P
}}</ref> يصدر الهيدروجين بتفاعله مع كمّيّات كبيرة من [[أكسجين|الأكسجبن]] عند الاحتراق لهباً لا يرى بالعين المجرّدة، لأنّ له إصدار في منطقة [[أشعة فوق بنفسجية|الأشعّة فوق البنفسجيّة]]، ممّا يتطلّب وجود كواشف خاصّة للهب من أجل الكشف عن الهيدروجين المحترق. في الشروط العادية يحترق الهيدروجين بلهب أزرق يشبه لهب احتراق [[غاز طبيعي|الغاز الطبيعي]].<ref>[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010218009000170 hydrogen flame visibility]</ref>
{{-}}
=== المركّبات الكيميائيّة ===
==== العضويّة والتساهميّة ====
يتفاعل غاز الهيدروجين مع العناصر [[مؤكسد|المؤكسدة]] التي لها [[كهرسلبية]] كبيرة مثل الأكسجين حيث يتشكل [[ماء|الماء]] عن طريق [[مخلوط هيدروجين وأكسجين]]. كما يتفاعل مع [[فلور|الفلور]] و[[كلور|الكلور]] ليشكّل [[هاليد|الهاليدات]] الموافقة: [[فلوريد الهيدروجين|فلوريد]] و[[كلوريد الهيدروجين]]، والتي تعدّ من الأحماض الأكّالة.<ref>
{{cite book
|last=Clayton|first=D.D.
|title=Handbook of Isotopes in the Cosmos: Hydrogen to Gallium
|year=2003
|publisher=Cambridge University Press
|isbn=0-521-82381-1
}}</ref> في هذه المركّبات يكون للهيدروجين شحنة جزئيّة موجبة، وغالباً ما تكون له [[عدد أكسدة]] مقداره '''+1'''.<ref>{{cite web
|last=Clark| first=Jim
|title=The Acidity of the Hydrogen Halides| work=Chemguide
|year=2002| url=http://www.chemguide.co.uk/inorganic/group7/acidityhx.html#top
|accessdate=2008-03-09}}</ref> عند ارتباط الهيدروجين مع الأكسجين أو النتروجين أو الفلور فإنّ الهيدروجين يشكّل نوعاً من أنواع الروابط الكيميائيّةالتي تدعى [[رابطة هيدروجينية]]، والتي لها أهمّيّة كبيرة في استقرار [[جزيء حيوي|الجزيئات الحيويّة]].<ref>{{cite web
|last=Kimball| first=John W.
|title=Hydrogen| work=Kimball's Biology Pages| date=2003-08-07
|url=http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/H/HydrogenBonds.html
|accessdate=2008-03-04}}</ref><ref>IUPAC Compendium of Chemical Terminology, Electronic version, [http://goldbook.iupac.org/H02899.html Hydrogen Bond]</ref> 
يشكّل الهيدروجين مع الكربون بالإضافة إلى عدة [[ذرة غير متجانسة|ذرّات غير متجانسة]] أخرى طيفاًً واسعاً من المركّبات الكيمائيّة التي تدعى [[هيدروكربون|الهيدروكربونات]]، والتي تصنّف تحت [[مركب عضوي|المركّبات العضويّة]].<ref name="hydrocarbon">{{cite web| title=Structure and Nomenclature of Hydrocarbons|publisher=Purdue University| url=http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/1organic/organic.html| accessdate=2008-03-23}}</ref> 

==== الهيدريدات ====
يشكّل الهيدروجين مركّبات أيضاً مع عناصر لها كهرسلبيّة ضعيفة نسبياً مثل [[فلز|الفلزّات]] و[[شبه فلز|أشباهها]]، حيث يحمل الهيدروجين في المركّبات الناتجة شحنة جزئيّة سالبة H<sup>−</sup>. تدعى هذه المركّبات باسم [[هيدريد|الهيدريدات]].<ref>{{cite web
|last=Sandrock| first=Gary
|title=Metal-Hydrogen Systems| publisher=Sandia National Laboratories
|date=2002-05-02| url=http://hydpark.ca.sandia.gov/DBFrame.html
|accessdate=2008-03-23}}</ref> 

[[ملف:H-Oxide.PNG|mini|يسار|أشكال ارتباط الهيدروجين مع الأكسجين]]

غالباً ما يطلق اسم الهيدريدات عند ارتباط الهيدروجين مع [[عناصر المجموعة الأولى]] و[[عناصر المجموعة الثانية|الثانية]] كما في مركبات [[هيدريد الليثيوم]] و[[هيدريد الصوديوم]] و[[هيدريد الروبيديوم]] بالإضافة إلى [[هيدريد الكالسيوم]]. هنالك حالات قليلة يرتبط فيها الهيدروجين على شكل هيدريد مع فلزّات أخرى مثل الألومنيوم كما في [[هيدريد الألومنيوم]] وفي [[هيدريد ألومنيوم الليثيوم]].

==== الأحماض ====
إنّ أكسدة الهيدروجين تؤدّي إلى فقدان إلكترون ليعطي جسيم H<sup>+</sup> والذي لا يحتوي على أيّ إلكترون آخر وتتكوّن نواته من بروتون واحد، لذلك يدعى H<sup>+</sup> باسم البروتون، والذي له أهمّيّة كبيرة في تكوين [[حمض|الأحماض]] حسب [[نظرية برونستد-لوري]] والتي تكون فيها الأحماض مانحة للبروتون في حين أن القواعد مستقبلة للبروتون. 

لا يمكن عزل البروتون في الأوساط المائيّة حيث يوجد على شكل أيون [[هيدرونيوم|الهيدرونيوم]] H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>. على أرض الواقع يوجد الهيدروجين على شكل [[أيون أوكسونيوم|أيونات أوكسونيوم]] أخرى في الأوساط الحمضيّة ومع مذيبات أخرى.<ref name="Okumura">{{cite journal
|last=Okumura|first=Anthony M.
|last2=Yeh|first2=L. I.|last3=Myers|first3=J. D.|last4=Lee|last4=Y. T
|title=Infrared spectra of the solvated hydronium ion: vibrational predissociation spectroscopy of mass-selected H<sub>3</sub>O+•(H<sub>2</sub>O<sub>)n</sub>•(H<sub>2</sub>)<sub>m</sub>
|journal=Journal of Physical Chemistry
|year=1990|volume=94|issue=9|pages=3416–3427|doi=10.1021/j100372a014
}}</ref><ref name="Perdoncin">{{cite journal
|last=Perdoncin|first=Giulio|last2=Scorrano|first2=Gianfranco
|title=Protonation Equilibria in Water at Several Temperatures of Alcohols, Ethers, Acetone, Dimethyl Sulfide, and Dimethyl Sulfoxide
|journal=Journal of the American Chemical Society
|year=1977|volume=99|issue=21|pages=6983–6986
|doi=10.1021/ja00463a035
}}</ref>

==== الأكاسيد ====
يعدّ [[ماء|الماء]] من الناحية الكيميائيّة النظريّة أكسيداً للهيدروجين، كما يعدّ الماء الأكسجيني، والذي اسمه العلمي [[بيروكسيد الهيدروجين]] H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> عبارة عن [[بيروكسيد]] للهيدروجين.

هناك أيضاً مركّب أكسجيني آخر للهيدروجين يعرف باسم [[ثلاثي أكسيد ثنائي الهيدروجين]] (أو تريوكسيدان) وله الصيغة H<sub>2</sub>O<sub>3</sub>.

== الدور الحيوي ==
يعدّ الهيدروجين H<sub>2</sub> أحد النواتج الطبيعية لبعض أنواع [[تخمر (كيمياء حيوية)|الاستقلاب اللاهوائي]] (التخمّر) وينتج من قبل عدّة أنواع من [[ميكروب|الميكروبات]] وذلك من خلال تفاعل محفّز [[أنزيم|بأنزيمات]] حاوية في تركيبها على الحديد أو النيكل وتدعى باسم [[هيدروجيناز]]. هذه الأنزيمات تحفّز [[تفاعل أكسدة-اختزال]] بين H<sub>2</sub> وبين بروتونين وإلكترونين اثنين. على سبيل المثال، ينتج غاز الهيدروجين عند عمليّة استقلاب [[بيروفات|البيروفات]] إلى الماء.<ref>{{cite book
|first=Richard|last=Cammack|url=http://books.google.com/?id=GTzajKoBoNwC&pg=PA202
|last2=Robson|first2=R. L.|year=2001|pages=202–203
|title=Hydrogen as a Fuel: Learning from Nature
|publisher=Taylor & Francis Ltd
|isbn=0-415-24242-8}}</ref> 

[[ملف:Algae hydrogen production.jpg|تصغير|يمين|إنتاج الهيدروجين الحيوي عن طريق الطحالب]]
إنّ عمليّة فصل الماء إلى مكوّناته من الأكسجين والهيدروجين تحدث في [[تفاعل ضوئي|التفاعلات الضوئيّة]] التي تحدث في المتعضّيّات المعتمدة على [[تركيب ضوئي|التركيب الضوئي]] في بقائها. هنالك بعض الأنواع من [[طحالب خضراء|الطحالب الخضراء]] تدعى ''Chlamydomonas reinhardtii'' وأنواع من الجراثيم الزرقاء ([[زراقم]]) تقوم بنوع من [[تفاعل مظلم|التفاعلات المظلمة]] (غير المعتمدة على الضوء) حيث تجري عمليّة اختزال تتحوّل فيها البروتونات والإلكترونات لتشكّل غاز الهيدروجين بنوع خاص من أنزيم الهيدروجيناز الموجود في [[بلاستيدات خضراء|البلاستيدات الخضراء]].<ref>{{cite journal
|last=Kruse|first=O.
|last2=Rupprecht|first2=J.|last3=Bader|first3=K.-P.|last4=Thomas-Hall|first4=S.|last5=Schenk|first5=P. M.|last6= Finazzi|first6=G.|last7=Hankamer|first7=B
|title=Improved photobiological H<sub>2</sub> production in engineered green algal cells
|journal=The Journal of Biological Chemistry
|year=2005|volume=280|issue=40|pages=34170–7
|doi=10.1074/jbc.M503840200
|pmid=16100118}}</ref> تجري بعض الأبحاث لتعديل هيدروجيناز الجراثيم الزرقاء لتقوم بإنتاج H<sub>2</sub> حتّى بوجود الأكسجين.<ref>{{cite web
|first=H. O.|last=Smith|last2=Xu|first2=Q|year=2005
|url=http://ec.europa.eu/food/fs/sfp/addit_flavor/flav15_en.pdf
|format=PDF
|title=IV.E.6 Hydrogen from Water in a Novel Recombinant Oxygen-Tolerant Cyanobacteria System
|work=FY2005 Progress Report
|publisher=United States Department of Energy
|accessdate=2008-02-05}}</ref> كما أنّ هناك محاولات أخرى لإنتاج الهيدروجين من الطحالب المعدّلة وراثياً من أجل [[إنتاج الهيدروجين الحيوي]].<ref>{{cite news|last=Williams| first=Chris| title=Pond life: the future of energy| work=Science| publisher=The Register| date=2006-02-24| url=http://www.theregister.co.uk/2006/02/24/pond_scum_breakthrough/| accessdate=2008-03-24}}</ref>

يوجد الهيدروجين في جسم الإنسان والثديّات الأخرى على شكل مركّبات كيميائيّة حيويّة كالماء و[[سكريات|السكريات]] (الكربوهيدرات). يحتلّ الهيدروجين المرتبة الثالثة من حيث ترتيب العناصر الموجودة في جسم الإنسان وذلك بالنسبة للكتلة. على سبيل المثال بالنسبة لإنسان يزن 70 كيلوغرام فإنّ حوالي 10% منه (أي 7 كغ) عبارة عن هيدروجين. فقط الأكسجين (حوالي 63% من الوزن) والكربون (حوالي 20% من الوزن) يفوقان الهيدروجين في هذا الترتيب. إذا قمنا بترتيب العناصر في جسم الإنسان بالنسبة لعددها، فإنّ الهيدروجين بذلك يحتلّ صدارة القائمة (عدد الذرّات الموجودة في 7 كغ في جسم الإنسان توافق {{val|3.5|e=3|u=مول}} أي {{val|4.2|e=27|u=ذرة هيدروجين}}).

== اندماج الهيدروجين في الشمس والنجوم ==
{{تفاصيل|اندماج نووي}}
عن طريق [[اندماج نووي|الاندماج النووي]] تستمدّ الشمس حرارتها وكذلك النجوم. في هذا التفاعل تندمج ذرّات الهيدروجين في درجة حرارة نحو 12 مليون درجة مئويّة وضغط عالي جداً فيتكوّن [[هيليوم|الهيليوم]]. يقوم النجم بذلك التفاعل أثناء 90% من عمره، بعد ذلك يكون الجزء الأكبر من الهيدروجين قد استهلك وتحوّل إلى هيليوم. 

يمكن سريان التفاعل الاندماجي بطريقتين، وبواسطتهما يلتحم 4 [[بروتونات]] وهي أنوية الهيدروجين فتتكوّن نواة الهيليوم <sup>4</sup>He عن طريق:
* الالتحام المباشر في [[تفاعل بروتون-بروتون المتسلسل]]
* [[دورة كربون-نيتروجين-أكسجين]] (دورة CNO) والتي تلعب العناصر الثقيلة كربون ونيتروجين وأكسجين دوراً فيها.

وعند حساب الطاقة الناتجة فيجب الأخذ في الحسبان تولّد اثنين من [[بوزيترون|البوزيترونات]] في كلّ تفاعل يؤدي إلى هيليوم-4 سواء في تفاعل البروتون-بروتون أو في دورة CNO. يتفاعل كل بوزيترون مع أحد [[الإلكترونات]] في الحال عن طريق [[إفناء إلكترون-بوزيترون]] وينتجا [[طاقة]] إضافيّة قدرها 1.022 ميغا [[إلكترون فولت]]. أي أنّه يلزم لحساب الطاقة الناتجة حساب [[نقص الكتلة]] للأربعة بروتونات التي التحمت مكوّنة نواة الهيليوم بالإضافة إلى ضعف [[إلكترون|كتلة الإلكترون]]. و[[نقص الكتلة]] هو الفرق في كتلة المواد الداخلة في التفاعل وهي كتلة أربعة ذرات الهيدروجين (وهي تتكون من 4 بروتونات وأربعة إلكترونات) وطرح كتلة ذرّة [[الهليوم]] <sup>4</sup>He.
كما ينتج عن ذلك أيضا [[نيوترينو]] يأخذ جزءاً من الطاقة ويغادر بها [[الشمس]] أو [[النجم]]. 

وعن طريق الاندماج النووي يفقد الهيدروجين الداخل في التفاعل نحو 0.73% من كتلته تتحوّل إلى طاقة، وتلك ما يسمّى [[نقص الكتلة]]. ويمكن حساب الطاقة الناتجة عن ذلك النقص في الكتلة عن طريق المعادلة الشهيرة [[أينشتاين|لأينشتاين]] وهي معادلة [[تكافؤ المادة والطاقة]]: ''E''&nbsp;=&nbsp;''mc''² حيث m [[كتلة|الكتلة]] و c [[سرعة الضوء]] في الفراغ.

يعتبر الاندماج النووي بين الهيدروجين لإنتاج الهيليوم أكثر التفاعلات النوويّة إنتاجاً للطاقة من بين التفاعلات النوويّة الأخرى.

== الاستخدامات ==
=== تطبيقات في العمليّات الكيميائيّة ===
يدخل الهيدروجين كعنصر أساسي في العديد من [[عملية كيميائية|العمليّات]] وذلك في الصناعات الكيميائيّة والنفطيّة. من أكبر الاستخدامات للهيدروجين هو دخوله في تصنيع [[أمونيا|الأمونيا]] من خلال [[عملية هابر-بوش]] وكذلك في عمليّات تحسين نوعيّة الوقود الأحفوري مثل عملية [[نزع الكبريت المهدرج]] و[[تكسير (كيمياء)|التكسير الهيدروجيني]] بالإضافة إلى كونه عامل أساسي في عمليّة [[هدرجة|الهدرجة]].

يستخدم الهيدروجين [[مختزل|كعامل اختزال]] في العديد من التطبيقات منها استخدامه لاختزال [[خام|الخامات]] المعدنيّة.<ref>{{cite web
|author=Chemistry Operations|date=2003-12-15
|url=http://periodic.lanl.gov/1.shtml
|title=Hydrogen|publisher=Los Alamos National Laboratory
|accessdate=2008-02-05}}</ref>

=== تطبيقات فيزيائيّة وهندسيّة ===
يستخدم الهيدروجين [[غاز واقي|كغاز واقي]] في عمليات [[لحام|اللحام]] مثل عملية اللحام الهيدروجيني الذرّي.<ref>{{cite journal
|last=Durgutlu| first=Ahmet
|title=Experimental investigation of the effect of hydrogen in argon as a shielding gas on TIG welding of austenitic stainless steel
|journal=Materials & Design
|volume=25
|issue=1
|pages=19–23
|year=2003
|doi=10.1016/j.matdes.2003.07.004}}</ref><ref>{{cite web
|title=Atomic Hydrogen Welding| publisher=Specialty Welds
|year=2007
|url=http://www.specialwelds.com/underwater-welding/atomic-hydrogen-welding.htm|archiveurl=http://web.archive.org/web/20110716115120/http://www.specialwelds.com/underwater-welding/atomic-hydrogen-welding.htm|archivedate=2011-07-16}}</ref> كما يستخدم الهيدروجين في أبحاث [[تبريد عميق|التبريد العميق]] بما فيها دراسات حول [[موصلية فائقة|الموصليّة الفائقة]].<ref>{{cite journal
|last=Hardy
|first=Walter N.
|title=From H2 to cryogenic H masers to HiTc superconductors: An unlikely but rewarding path
|journal=Physica C: Superconductivity
|volume=388–389
|pages=1–6
|year=2003
|doi=10.1016/S0921-4534(02)02591-1|bibcode = 2003PhyC..388....1H}}</ref>

نظراً لأن له [[مقاومة مائع]] ولزوجة منخفضة، يستخدم الهيدروجين في تبريد المولّدات التوربينيّة.<ref>[http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=1043376 Development of world's largest hydrogen-cooled turbine generator]</ref>

يستعمل مزيج من غاز الهيدروجين مع غاز [[نيتروجين|النيتروجين]] من أجل الكشف عن وجود تسريبات دقيقة في الأنظمة المستخدمة في الصناعات الكيميائيّة ومحطّات توليد الطاقة وفي صناعة السيّارات والمركبات الفضائيّة.<ref>{{cite conference| first=Matthias
|last=Block| title=Hydrogen as Tracer Gas for Leak Detection
|booktitle=16th WCNDT 2004
|publisher=Sensistor Technologies
|location=Montreal, Canada
|url=http://www.ndt.net/abstract/wcndt2004/523.htm
|accessdate=}}</ref> يسمح استخدام غاز الهيدروجين في الاتحاد الأوروبي كمادّة للكشف عن تسريبات أغلفة الأغذية وله [[رقم إي]] (E 949)، كما يستفاد من خواصه الاختزاليّة.<ref>{{cite web
|url=http://ec.europa.eu/food/fs/sfp/addit_flavor/flav15_en.pdf
|format=PDF| title=Report from the Commission on Dietary Food Additive Intake
|publisher=European Union
|accessdate=2008-02-05}}</ref>

=== طاقة الهيدروجين البديلة ===
نتيجة الاضمحلال التدريجي لمصادر الطاقة المعتمدة على الوقود الأحفوري ظهرت اقتراحات بالاتجاه نحو مصادر طاقة بديلة تعتمد على الهيدروجين، فظهرت دراسات حول التوجّه نحو [[اقتصاد الهيدروجين]] من أجل استخدام الهيدروجين كحامل مستقبلي للطاقة.<ref>{{cite press release
|title=DOE Seeks Applicants for Solicitation on the Employment Effects of a Transition to a Hydrogen Economy
|work=Hydrogen Program
|publisher=US Department of Energy
|date=2006-03-22
|url=http://www.hydrogen.energy.gov/news_transition.html
|archiveurl=http://web.archive.org/web/20110719105413/http://www.hydrogen.energy.gov/news_transition.html
|archivedate=2011-07-19
|accessdate=2008-03-16}}</ref> مع العلم أن تكاليف هذا التوجّه من [[بنية تحتية هيدروجينية]] مرتفعة جداً.<ref>{{cite book
|first=Joseph J.|last=Romm
|year=2004
|title=The Hype About Hydrogen: Fact And Fiction In The Race To Save The Climate
|edition=1st
|publisher=Island Press
|isbn=1-55963-703-X}}</ref> تجدر الإشارة إلى أنّ الهيدروجين نفسه لا يعدّ عمليّاً ضمن ضوء التطبيقات الحالية مصدراً للطاقة، إنّما هو عبارة عن حامل للطاقة،<ref name="sustain">{{cite web
|last=McCarthy| first=John| title=Hydrogen
|publisher=Stanford University
|date=1995-12-31
|url=http://www-formal.stanford.edu/jmc/progress/hydrogen.html
|accessdate=2008-03-14}}</ref> وذلك أنّ اعتباره مصدر للطاقة يكون في مفاعلات [[اندماج نووي|الاندماج النووي]]، والتي لا تطبّق عمليّاً في شكل واسع.<ref>{{cite web
|title=Nuclear Fusion Power
|publisher=World Nuclear Association
|date=May 2007
|url=http://www.world-nuclear.org/info/inf66.html
|accessdate=2008-03-16}}</ref>

من المشاكل التي تواجه العمل في استخدام الهيدروجين كحامل للطاقة هو [[كثافة الطاقة]] بالنسبة للحجم [[هيدروجين سائل|للهيدروجين السائل]]، حيث أنّها أقلّ من أيّ مصدر طاقة تقليدي، مع العلم أنّ كثافة الطاقة بالنسبة للكتلة أعلى من مصادر الطاقة التقليديّة.<ref name="sustain"/> فعلى سبيل المقارنة بين الهيدروجين ووقود السيارات (البنزين)، فإنّ كثافة الطاقة بالنسبة للكتلة للهيدروجين أعلى منها للبنزين بأكثر من ضعفين، حيث تعادل 33.3 كيلوواط ساعي لكل كيلوغرام هيدروجين مقابل 12.7 كيلوواط ساعي لكل كيلوغرام بنزين. بالمقابل، فإنّ كثافة الطاقة بالنسبة للحجم للهيدروجين أقلّ بحوالي أربع مرات منها للبنزين، حيث تعادل 2360 كيلو واط ساعي لكلّ متر مكعب هيدروجين سائل مقابل 8760 كيلو واط ساعي لكل متر مكعب بنزين.<ref>[http://www.hydox.de/wasserstoff.htm مقارنة كثافات الطاقة للوقود (لغة ألمانية)]</ref>

من مشروعات المحافظة على البيئة والاستغناء عن [[وقود أحفوري|الوقود الأحفوري]] مشروع استخدام غاز الهيدروجين لإنتاج الطاقة وذلك عن طريق [[خلية وقود|خلايا وقود]]. وخليّة الطاقة تُنتج الكهرباء من خلال [[تفاعل كيميائي]] باستخدام الهيدروجين والأكسجين، ومن أحد التطبيقات، والذي لا يزال ضمن الدراسة، الاستخدام في إنتاج [[سيارة هيدروجينية|السيّارات الهيدروجينيّة]].

== احتياطات الأمان ==
إنّ غاز الهيدروجين غير سام وغير مضرّ بالبيئة، لذلك لا يذكر له قيمة عدديّة تعرّف [[حد التعرض للأخطار المهنية]]. 

يشكّل الهيدروجين في بعض الحالات خطراً على السلامة البشريّة وذلك إمّا على شكل [[انفجار صاعق|انفجارات]] أو حرائق عند امتزاجه مع الهواء أو لكونه مسبّباً [[اختناق|للاختناق]] في جوّ خال ٍ من الأكسجين.<ref name=NASAH2>{{cite web
|author=Brown, W. J. et al.
|url=http://www.hq.nasa.gov/office/codeq/doctree/canceled/871916.pdf
|format=PDF|year=1997
|title=Safety Standard for Hydrogen and Hydrogen Systems
|publisher=NASA|accessdate=2008-02-05}}</ref> عند تراكيز عالية من الهيدروجين تفوق 30% تبدأ عوارض عدم انتظام حركات الجسم وفقدان الوعي، والتي يمكن ان تنتهي بالوفاة في حال عدم توفّر الأكسجين.<ref>Helmut Eichlseder, Manfred Klell: ''Wasserstoff in der Fahrzeugtechnik'', 2010, ISBN 978-3-8348-0478-5.</ref> 

إنّ الهيدروجين غاز له قابلية كبيرة [[اشتعالية|للاشتعال]] حتّى في التراكيز القليلة (4%). كما أنّه يتفاعل بشدّة مع [[كلور|الكلور]] و[[فلور|الفلور]] لينتج أحماض [[مادة أكالة|أكّالة]] والتي تكون مضرّة للجهاز التنفسي عند استنشاقها كما أنّها مخرّشة [[نسيج حيوي|للأنسجة الحيويّة]]. وعند خلطه مع الأكسجين فإنّ الهيدروجين ينفجر عند الاشتعال. والهيدروجين أيضاً له خاصّيّة فريدة وهي أنّ شعلته في الهواء نظيفة تماما. وعلى هذا فإنّه من الصعب معرفة حدوث أي احتراق يحدث من تسرّب الهيدروجين، كما أنّه هناك خطر كبير من أن يكون هناك حريق هيدروجين بدون أي ملاحظة.<ref name="Linde-H2">[http://www.linde-gas.de/international/web/lg/de/like35lgde.nsf/repositorybyalias/wasserstofftag-03_stepken_handout/$file/WASSERSTOFFTAG-03_STEPKEN_HANDOUT.pdf Wasserstoff so sicher wie Benzin] (PDF; 704&nbsp;kB) (لغة ألمانية)</ref>

بالإضافة إلى ذلك، فإنّ الهدروجين السائل يكون في حالة [[تبريد عميق]] ويمكن بذلك أن يسبّب ما يسمّى [[خصر (مرض)|عضة برد]]، والتي يمكن ان تحدث عند التعامل مع السوائل المبرّدة بشدّة.<ref>{{cite web| title=Liquid Hydrogen MSDS| publisher=Praxair, Inc.|date=September 2004| url=http://www.hydrogenandfuelcellsafety.info/resources/mdss/Praxair-LH2.pdf| format=PDF| accessdate=2008-04-16}}</ref>

== اقرأ أيضاً ==
* [[نقيض الهيدروجين]]
* [[دورة الهيدروجين]]

== هوامش ==
=== ملاحظات ===
{{مراجع|مجموعة=ملاحظة}}

=== مراجع ===
<div class="reflist4" style="height: 220px; overflow: auto; padding: 3px">
<div class="ltr">
{{مراجع|2}}
</div>
</div>

== وصلات خارجية ==
* [http://www.arab-ency.com/index.php?module=pnEncyclopedia&func=display_term&id=2728&vid=40 الهيدروجين في الموسوعة العربية]
* [http://www.hydrogenlab.de صور الهيدروجين]
* [http://www.uigi.com/hydrogen.html الهيدروجين خواصه واستخاماته وتطبيقاته]
* [http://www.riken.go.jp/engn/r-world/research/lab/wako/ribeam/ معمل ريكين العلمي للإشعاع، اليابان - أبحاث الهيدروجين الثقيل]
{{الجدول الدوري المضغوط}}
{{عناصر ثنائية الذرة}}
{{شريط مختارة|نسخة= |تاريخ=23 يوليو 2014}}
{{شريط بوابات|كيمياء|طاقة}}

{{كومنز|Category:Hydrogen}}

[[تصنيف:هيدروجين]]
[[تصنيف:خصائص دوائية وأحيائية للعناصر الكيميائية]]
[[تصنيف:عناصر كيميائية]]
[[تصنيف:لا فلزات]]
[[تصنيف:لافلزات ثنائية الذرة]]
[[تصنيف:مبردات]]
[[تصنيف:مختزلات]]
[[تصنيف:مركبات هيدروجين]]
[[تصنيف:وقود]]
[[تصنيف:مواد تثليج]]