Hidrogeno: berrikuspenen arteko aldeak

| ionizazioa = 1.a: 1312,0 [[kilojoulejoule moleko|kJ/mol]]

{{!}} [[IsotopoErradioisotopo sintetiko|Sintetikoa]]

'''Hidrogenoa''' [[elementu kimiko]] bat da, '''H''' [[Elementuelementu kimikoen ikurrakzerrenda ikurraren arabera|ikurra]] eta 1 [[atomo-zenbaki|zenbaki atomikoatomikoa]]a ditu. [[NukleoAtomo atomikonukleo|Nukleoan]] protoi bat duten atomoak hidrogeno-atomoak direla esaten da.

Giro-tenperaturan gas-egoeran dago eta diatomikoa, sukoia, usaingabea eta koloregabea da. Elementu arinena ([[masa atomiko]]a = 1.00794 g/mol) eta unibertsoko ugariena da. [[Izar]]rak hidrogenoz, plasma egoeran, osatuak daude, gehienbat. [[LurLurra|Lurrean]]rean konposatu molekular askoren partaide da ([[ur]] eta konposatu organikoak, besteak beste) eta elementu kimiko gehienekin erreakzionatzeko gai da. [[Isotopo]] arruntena nukleoan [[protoi]] bat eta [[neutroi]]rik ez duena da. Beste bi isotopo ere aurki daitezke naturan, itsasoko uretan bereziki: [[deuterio]]a, [[neutroi]] bat duena, eta [[tritio]]a, bi [[neutroi]] dituena.

Hidrogeno [[atomo]] arruntak badu beste elementuek ez duten ezaugarri bat: bere [[protoi]] bakarreko [[nukleoatomo atomikonukleo|nukleoari]] esker, [[egitura atomiko]]rik sinpleena duen elementua da. Atomo honek duen sinpletasuna dela-eta, hidrogenoaren egiturak eta [[espektro elektromagnetiko|argi espektroaren]] analisiak egitura atomikoaren teoria formulatzeko berebiziko garrantzia izan dute. 1920ko hamarkadan hidrogeno atomoa [[mekanika kuantiko]]aren ikuspuntutik aztertu zen; honen bidez, teoriak aurreikusten zituen hipotesi ugari egiaztatu ahal izan ziren. Handik gutxira, hidrogeno H₂⁺ [[katioi]]aren analisia burutu zenean, lotura kimikoaren taxuzko teoria bat eraiki ahal izan zen.

Hidrogeno [[atomo]]aren [[energia]] mailak [[Bohrren eredu atomikoa]] erabiliz nahiko zehazki kalkulatu litezke. Bohrren ereduak [[elektroi]]a [[nukleoatomo atomikonukleo|nukleoko]] [[protoi]]aren inguruan biraka dabilela dio, [[lurlurra]]ra [[eguzkieguzkia]]arenren inguran orbitatzen dabilen bezala. Hala ere, indar [[erradiazio elektromagnetiko|elektromagnetikoak]]ak dira protoi eta elektroiaren arteko erakarpena sortzen dutenak eta planeta eta izarren arteko indarra grabitateak sortzen du. Bohrrek mekanika kuantikoaren hastapenetan suposatu zuen [[momentu angeluar]]raren diskretizazioa dela-eta Bohrren ereduan elektroi eta protoiaren arteko zenbait distantzia dira soilik posible, orbita jakin batzuetan soilik aurki genezake elektroia eta honek elektroiaren energia maila konkretu batzuetara mugatzen du. [[Mekanika kuantiko]]aren aldetik tratamendu hobea emango bagenio Bohrrek bere garaian eskura ez zituen erreminten bidez [[Schrödingerren ekuazio]]a edota [[Feynman]]en bide integralen formulazioarekin protoi inguruko elektroiaren okupazio dentsitate probabilistikoa kalkulatu genezake orbital sinple batzuetara mugatu gabe. Dentsitate probabilistiko horrek elektroia puntu jakin batean egotearen probabilitatea azaltzen digu, eta horrela protoi inguruko zonalde batzuetan errezagoa izanen da elektroia aurkitzea beste zonalde batzuetan baino. Dentsitate hau erakusten duten diagrametan elektroien orbitalak hodei moduko itxura hartzen dute, zonalde ilunenak probabilitate altuagoa adierazten dutelarik eta zonalde argiagoek probabilidade baxuagoak. Elektroiei materia [[uhin]] tratamendua emanez, hidrogeno atomoaren kontzeptu errealago bat lortzen dugu Bohrren eredua erabiliz baino. Hala ere, Bohrren eredua lagungarria da oso hain sinple izanda elektroiaren energia eta espektroa nahiko ongi aurreikusten baititu. Hidrogenoaren modeloa guztiz modelizatuko bagenu, elektroien eta nukleoaren [[masa]] kontutan hartuz ([[mekanika orbital]]eko bi gorputzen problemarekin egiten den bezala), elektroiaren energia eta espektroa are hobeto errepresenta litezke. Hidrogenoaren [[isotopo]] guztiekin egin liteke hau gainera. Schrödingerren ekuazio eta Feynmanen metodo integralaren bidez lorturiko emaitzak teoria kuantiko osatuarekin txukunduko bagenitu [[erlatibitate berezi]]aren efektuak kontutan hartuz (ikusi [[Dirac-en ekuazioa]]) eta hutsean gertatzen diren alegiazko partikulen sortzea bezalako beste hainbat efektu kontuan hartuz, hidrogeno atomoaren modelo bikain bat lortuko genuke.

²H dugu hidrogenoak dituen bi isotopo egonkorretatik bigarrena. ''[[Deuterio]]'' deritzo, eta bi [[nukleoi]]k, [[protoi]] batek eta [[neutroi]] batek osatzen dute deuterioaren [[nukleoatomo atomikonukleo|nukleoa]]. [[LurLurra|Lurreko]]reko hidrogenoaren %0,0026 eta %0,0184 artean [[deuterio]]a dugu. Isotopo horrek ez du [[erradioaktibitatedesintegrazio erradioaktibo|erradioaktibitaterik]]rik, eta ez du giza osasunean eragin nabarmenik. Deuterio atomo ugariz osaturiko urari ''[[ur astun]]'' esaten zaio, deuterioa protioa baino astunagoa baita. Deuterioa eta deuterioak osatzen dituen substantziak marka ez-erradioaktibo gisa erabili ohi dira saiakera kimikoetan, bai eta ¹H-NMR espektroskopiako solbente gisa ere. ''[[Ur astun]]a'' neutroi moderatzaile eta hozgarri gisa erabili ohi da [[erreaktore nuklear]]retan. Deuterioa [[fusio nuklear]] komertzialerako erregai gisa erabili liteke.<ref>{{en}} Broad, William J. (1991-11-11). [http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9D0CE4D81030F932A25752C1A967958260&sec=&spon=&pagewanted=all «Breakthrough in Nuclear Fusion Offers Hope for Power of Future»], ''The New York Times''.</ref>

³H [[isotopo]]ari ''[[tritio]]'' izena egozten zaio eta hiru [[nukleoi]] biltzen ditu [[atomo nukleo|nukleo atomikoatomikoan]]an, bi [[neutroi]] eta [[protoi]] bat urrenez urren. Isotopo hau aurreko biak ez bezala radioaktiboa da Helio-3 edo ³He isotopoa osatzen duelarik [[beta jario]] bidez ([[beta partikula|β partikulak]]). ''Tritioak'' 12,32 urteko batez besteko biziraupena du.

''[[Tritio]]'' naturala [[errainu kosmiko]] eta [[atmosfera]]ko [[gas]]en arteko interakzioan sortzen da kopuru txikietan oso. Lurrean dagoen tritioaren beste iturri bat [[armabonba nuklear|arma nuklearren]]ren entseguak dira. [[Fusio nuklear]]rean erabiltzen da, [[isotopo]]en [[geokimika]]n denbora neurtzeko eta argia bere kabuz ematen duten gailuetan. Aspaldi ''tritioa'' markazio kimiko eta biologikoarako erabiltzen zen marka [[desintegrazio erradioaktibo|erradioaktibo]] gisa, gaur egun ordea ez da hainbeste erabiltzen.

Hidrogenoa [[unibertso]]ko elementurik arruntena dugu unibertsoaren [[masa]]ren %75 osatzen duelarik eta unibertsoko [[atomo]]en %90 hidrogeno atomoak direlarik. Hidrogeno kontzentrazio handienak [[izar]] eta [[planeta]] [[erraldoi gaseoso]]etan aurki litezke. Nebulosetan hidrogeno monoatomikoa aurki daiteke izarren sortzearekin erlazionatua dagoelarik. Unibertsoko hidrogeno gehiena forma atomikoan edota plasma egoeran dago gutxiengoa hidrogeno molekularra delarik (hidrogeno diatomikoa). [[Plasma (fisika)|Plasma]] egoeran ez dago ohizko loturarik hidrogenoaren protoi eta elektroien artean hori dela eta konduktibitate elektriko izugarria du eta emisibitate edo argi jarioa ere oso handia da plasmarengan hidrogenoa izarretako argiaren iturri delarik. Plasmak jariaten dituen kargadun partikulengan eragin handia dute kanpo magnetiko eta elektrikoek horregatik eguzkiak ixurtzen duen [[eguzki haize]]ak [[lurlurra]]rarenren [[magnetosfera]]ra dakartzan partikulek osatzen dituzte [[aurora polar|aurora boreal]] eta [[aurora australpolar|austral]] fenomenoak, kanpoen eragin horrek ere sortzen ditu [[Birkelanden korronte]ak. Hidrogeno [[monoatomiko]]a izarrarteko materian aurki ditzakegun partikuletako bat da. [[LurLurra|Lurrean]]rean orohar hidrogenoa H₂ dago, hala ere hidrogeno gasa lurraren atmosferan oso kopuru txikian aurki genezake (parte bat milioiko, hau da %0,0001) hain arina baita lurreko [[atmosfera]]tik nahiko erraz ihes egiten duela. Hidrogeno monoatomiko eta [[diatomiko]]a [[unibertso]]ko osagai nagusiak izan harren ez da erraza lurrean hauek sortu, metatu eta purifikatzea, hala ere hidrogenoa lurrean errazen aurki dezakegun elementuetan hirugarrena dugu. Lurraren baitan hidrogeno iturri nagusiak [[hidrokarburo]] eta [[uraur]]a ditugu. Zenbait [[bakterio|bakteria]] hidrogenoa metabolizatzeko gai dira ostera atmosferara isurtzeko; hidrogenoa [[digestio sistema]]ko gasen osagai dugu ere, hau da , puzkarrek hidrogenoa daramate ([[metano]] CH₄ forman besteak beste). Metanoa hain zuzen, [[gas natural]]aren osagaietako bat, hidrogeno iturri garrantzitsua bihurtzen ari da prozesu industrialetan.

Para eta orto formen arteko aldaketa [[katalizadore]]rik gabe ematen da eta esan bezala [[tenperatura]] igo ahala orto forma [[energia|energetikoagoa]] nagusitzen delarik. H₂a azkar [[kondentsazio|kondentsatzen]] bada hidrogeno [[molekula|molekulei]] ez die orto formatik para formara aldatzeko astirik ematen aldaketa honek denbora behar baitu. Oso garrantzitsua da hidrogeno kondentsatuak, hots hidrogeno [[likido]]ak, para eta orto formen arteko erlazio egokia izatea orto forma energetikoagotik para formara pasatzea prozesu exotermikoa baita eta prozesu horretan askatzen den energiak kondentsatzea asko kostatzen den hidrogenoa lurrun dezake. Horrelakoak gerta ez daitezen [[burdina|burdin]] konposatuzko [[katalizadore]]ak erabiltzen dira hidrogenoa hozten den bitartean.

Protonaturiko hidrogeno molekular izena ematen zaio izarrarteko espazioan aurki litekeen hidrogeno molekula mota bati, H₃⁺ zeinuaz identifikatzen da. Molekula hau [[errainu kosmiko]]ek hidrogeno diatomiko molekulak ionizatzerakoan sortzen da. [[Jupiter]]ren goi-[[atmosfera]]n ere detektatu izan da. Izarrarteko espazioko egoeretan molekula hau nahiko egonkorra da [[tenperatura]] eta [[dentsitate (argipena)|dentsitatea]]a oso bajuak baitira. H₃⁺ ioia [[unibertso]]ko [[ioi]]k arruntenetakoa dugu eta [[izarrarteko ingurune]]ko kimikan garrantzi handia du.

[[Fitxategi:Hindenburg_burning.jpg|thumb|left|300px|[[Hindenburg zeppelin|Hindenburg]] [[zeppelinzepelin|zeppelina]]a sutan 1937ko maiatzak 6-an]]

Proportzio askotan hidrogenoa [[oxigeno]]arekin leherketak sortzen ditu errekuntza hasiz. Hidrogeno errekuntza oso indartsua da eta sortzen den garra ia ezin liteke begi hutsez bereizi, hori dela eta oso zaila da hidrogenoa erretzen hasi denik nabaritzea. [[Espazio anezka]] estatubatuarren [[suziri]]ek besteak beste errekuntza hau burutzen dute beren higidura ahalbidetzeko. [[Hindenburg zeppelin|Hindenburg]] [[zepelin|zeppelin]] alemaniarrak hidrogenoa zerabilen hegan egiteko eta hidrogeno-aire erreakzio akzidental bat izan zen hain zuzen bere suntsipena ekarri zuena, Hindenburg-ak hidrogenoa erabiltzearen arrazoia alemaniarrek [[Helio]]a lor ez zezaketeela da. Alboko irudian [[su]] garra ikusi baliteke hori zeppelinaren estalkiko elementuek ahalbidetzen dute. Hidrogenoaren garra oso luzexka izaten da hidrogeno berarekin batera arina izaki gorantz ihes egiten baitu [[aire]]tan. H₂-ak beste zenbait oxidanterekin erreakzionatzen du baita ere. Klorina eta fuorina-k erreakzio bortitzak sor ditzakete hidrogeno klorido eta hidrogeno fluorido halidoak sortuz.

[[LurLurra|Lurrean]]rean arraroa den arren [[unibertso]]ko H₃O⁺a ioik arruntenetakoa dugu protonaturiko hidrogeno molekular izena jasotzen duelarik.

[[Ur]] [[elektrolisi]]a hidrogenoa sortzeko beste bide erraz bat dugu nahiz eta [[energia]] dexente galtzen den prozesuan. Elektrolisia [[korronteintentsitate elektriko|korronte]] batek [[potentzial elektriko|potentzial]] elektriko diferentzia duten bi [[elektrodo]]en artean dagoen ura iragatean gertatzen da, korronte honen ondorio [[anodo]]an [[oxigeno]] gasa sortzen da eta hidrogeno gasa [[katodo]]an. Orohar katodoa platino edo beste metal inerte batek osatzen du, hidrogenoa bertan erre nahi bada anodoak ere metal inerte batek osatu beharko luke, budina adibidez. Elektrolisiaren errendimendu energetiko maximoa %80-94 inguruan dabil.

[[Ur]] lurrunean dagoen gainontzeko hidrogenoa [[karbono monoxido]]aren bidez berreskura liteke bereziki [[burdina|burdin]] oxido [[katalizadore]] bat erabiliz gero. Erreakzio hau [[karbono dioxido]]a lortzeko ere erabili ohi da:

Monoxido eta ur lurrun bidez esan bezala hidrogenoa lortu nahi bada ondorengo erreakzioa erabil liteke karbono monoxidoa sortu eta bide batez hidrogeno gehiago lortzeko, karbono iturria [[koke]]a izan ohi da, [[harrikatz|ikatz]] barietate berezi bat:

H₂a [[mikrobio|mikroorganismo]] ugarik izaten dituzten zenbait prozesu metaboliko [[anaerobiko]]ren produktua dugu, gehienetan [[burdina|burdin]] edo [[nikel]]a duten enzimen [[katalisi]]a medio, [[enzima]] hauei hidrogenasa deritzaie. Enzima hauek [[erredox erreakzio]]a alderantziz katalizatzen dute bi [[protoi]] eta bi [[elektroi]]etatik H₂a lortuz.

Organismo [[fotosintesi|fotosintetiko]] guztiek [[ur]]a jatorrizko [[protoi]], [[elektroi]] eta [[oxigeno]]an desegiten dute argiaren [[energia]] erabiliz. ''Chlamydomonas reindhardtii'' [[alga|algetan]] eta ''cyanobakterietan'' besteak beste kloroplastoan dauden hidrogenasa enzima espezializatuek elektroi eta protoiak bat egiten dituzte nahiz eta prozesua ez den guztiz ulertzen. Cyanobakterietako hidrogenasak [[ingenieritzaingeniaritza genetikoagenetiko|genetikoki]] eraldatzeko saiakerak egin dira H₂ gasa erraz ekoiztearren baita ingurune oxigenatuetan ere.

H₂ak baditu hala ere aurrekoez gain aplikazio gehiago, saturatu gabeko [[gantz]]en saturazio handitzeko hidrogenazio agente bezala erabiltzen da, adibidez [[koipe]]etatik [[margarina]] bezalako produktuak lortzeko, [[metanol]] eta azido hidroklorikoa sortzeko ere erabiltzen da. Hidrogenoa [[mineralmea|mineralen]]en extrakzioan ere erabiltzen da [[metal]]en redukzioa burutzeko.

[[Fitxategi:Bomba atomica.gif|thumb|left|200px|Hidrogeno [[isotopo]]ak fusio [[bonba atomikonuklear|bonba atomikoetan]]etan erabiltzen dira]]

Erreakziotan erabiltzeaz gain H₂a [[fisika]] eta [[ingenieritzaingeniaritza|ingenieritzako]]ko zenbait atalek ere darabilte. Adibidez zenbait [[soldeatze]] sistemek hidrogenoa darabilte babes-gas bezala. Estazio elektrikoetan hidrogenoa erabili izan da [[generadore]]en [[rotor]]eak hozteko [[eroakortasun termiko]] garaiena duen [[gas]]a baita. H₂ [[likido]]a ikerketa kriogenikoetan erabiltzen da besteak beste [[supereroakortasun]]a aztertzeko. H₂ak [[aire]]arena baino hamabost aldiz txikiagoa den [[dentsitate (argipena)|dentsitatea]]a duenez [[globo (argipena)|globo]] eta [[zeppelinzepelin|zeppelinak]]ak betetzeko gas bezala erabiltzen zen [[Hindenburg zeppelin]] alemaniarraren leherketaren ondorioz aplikazio hau bertan behera geratu zen arte, hala ere hidrogenoa [[eguraldi]] eta [[atmosfera]] aztertzeko globoak betetzeko erabiltzen da gaur egun (pertsonik gabeko gailu automatikoekin betiere).

Hidrogenoaren [[ekilibrio hirukoitza]]ren puntua non [[presio]], [[temperatura]] eta [[dentsitate (argipena)|dentsitate]] zehatz batzuetara hidrogenoaren hiru faseren arteko ekilibrioa ageri den ITS-90 [[temperatura eskala]]ren oinarri puntua dugu baita ere.

Hidrogenoa energia gordailu lez erabiltzea asko aztertu den aplikazioa da, [[erregai fosil]]ak ordezteko batik bat hidrogeno errekuntzak ez baitu [[ur]]a besterik sortzen, hala ere arazoa hidrogenoaren lorpenean datza. Hidrogenoa erregai fosiletatik lortu ezkero hala ere kontaminazioa hidrogeno ekoizpen zentruetan soilik sortuko litzateke tratamendu aproposago bat eman dakiokeen lekuan eta horrela ingurunera ixuritako kutsadura asko murriztu liteke, adibidez [[metano]]tik hidrogenoa lortzerakoan sortzen den [[karbono dioxidoadioxido]]a (CO₂) metatu eta kimikoki eralda liteke atmosferara ez ixurtzerarte. Guzti honek arazo bi ditu: lehena erregai fosiletan oinarritutako mundu baten ekonomia eta egitura errotik aldatzea da hidrogenoan oinarritutako batengatik aldatzeko. Bigarren arazoa hidrogenoaren aberastasun energetikoan datza ez baita erregai fosilak bezain energetikoa.