Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

ջրածին

483 views

Published on

2546

Published in: Internet
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

ջրածին

  1. 1. Ջրածին Մարինե Իշխանյան 8-4 դասարան
  2. 2. Ջրածնի անձնագիրը Բանաձևը ՝ H Կարգաթիվը ՝ 1 Միջուկի լիցքը ՝ +1, Հարաբերական ատոմային զանգված ՝ 1 Մեկ ատոմի զանգվածը՝ Mo (H) = 1 X 1,66 X 10-27 կգ = 1, 66 X 1027 կգ Ո՞ր պարբերության տարր է և ո՞ր խմբի և ենթախմբի տարր՝ 1-ին պարբերություն, 1֊ին խումբ և գլխավոր ենթախումբ Ինչպիսի՞ տարր է` մետաղ է, թե՞ ոչմետաղ ՝ ոչ մետաղ
  3. 3. Ջրածինը Մենդելեևի աղյուսակի առաջին և ամենապարզ տարրն է։ Այն ունի երեք իզոտոպներ սովորական ջրածին, դեյտերիում և տրտիում։ Բնության մեջ առավել շատ հանդիպում է հասարակ ջրածինը։ Ջրածինը քիմիապես շատ ակտիվ տարր է և բնության մեջ ամենա տարածվածն է։ Երկրագնդի վրա ջրածինը հանդիպում է միայն միացումների ձևով։ Կամ էլ ջրածին գազի տեսքով, որի քիմիական բանձն է H2։ Սակայն տիեզերքում այն առավելապես հանդիպում է ջրածին գազի տեսքով կամ ավելի շատ ատոմային ջրածնի տեսքով։ Աստղերի բաղադրության հիմնական մասը դա ջրածինն է։
  4. 4. Ջրածինը նաև հսկա մոլորակների բաղադրության հիմնական մասն է։ (Յուպիտեր, Սատուրն, Ուրան, Նեպտուն, ինչպես նաև հայտնաբերված այսպես կոչված Էկզո մոլորակների հիմնական բաղադրությունում։ Էկզո մոլորակները այն մոլորակներն են որոնք գտնվում են Արեգակնային մոլորակից դուրս, այսինքն պտտվում են այլ աստղերի շուրջ այլ ոչ թե Արեգակի) Շնորհիվ Կեպլեր տիեզերական աստղագիտակի (աստղագիտակ որը գտնվում է տիեզերքում տիեզերանավի մեջ) հայտնաբերվել են այսօրվա դրությամբ մոտ 1400 էկզո մոլորակներ և հետազոտությունները և այսօրվա գիտելիքների մակարդակը թույլ է տալիս եզրակացնել, որ այդ մոլորակների մեծ մասը հսկա էին։
  5. 5. Նրանք հիմնականում բաղկացած էին գազերից և նրանց մեծ մասը ջրածինն է։ (Պարզ է, որ պինդ մակևերևույթ ունեցող մոլորակներ էլ կան, պարզապես նրանք ավելի փոքր են լինում քան այլ հսկա մոլարակները և այսօրվա տեխնիկական միջոցներով գրեթե անհնար է նրանց հայտնաբերել և այդ է պատճառը որ նրանց հայտնաբերած էկզո մոլորակները հսկա են և նրանք հիմնականում բաղկացած են գազերից)։ Սակայն ինչ է հետաքրքիր այն փոքրաթիվ էկզո մոլորակները (հայտնաբերված) ավելի հետաքրքիր են այսօրվա գիտության համար, քանի որ կյանք կարող է լինել միայն պինդ մակերևույթով մարմիների վրա և այդ հայտնաբերված մոլորակներում առաջինը բանը որ հիմա փնտրվում է դա ջրածնի և ջրի առկայություն է, քանի որ մեզ ծանոթ կյանքի տեսակը, որը կա Երկրանդի վրա չի կարող գոյատեվել առանց ջրի։
  6. 6. Ջուրը կյանքի անհրաժեշտ նյութն է(խոսքը գնում է մեզ ծանոթ կյանքի տեսակին, որը կա Երկրագնդի վրա)։ Ջուրը այն միջավայրն է որտեղ 3.5 - 4 միլիարդ տարի առաջ կյանքը սկսեց զարգանալ Երկրագնդի վրա (թե ինչպես ծագեց դա, այլ հարց է և հիմա դա չենք դիտարկում)։ Ջուրը ունի մի շարք հատկություններ, որը նրան առանձնացնում է միլիոնավոր այլ նյութերից։ Հայերենում պատահական չի, որ ջրածինը առաջացել է ջուր և ծնել բառերից, քանի որ ջրածինը միանալով թթվածնի հետ առաջացնում է ջուր։ Ինքը ջրածինը ամենաթեթև նյութն է, անգուն և անհոտ։ Շատ ակտիվ նյութ է, ատոմային վիճակում այնքան ակտիվ է, որ իրեն հանդիպած առաջին նյութի հետ մտնում է ռեակցիաի մեջ, և հետևաբար այլևս ատոմային վիճակում չի գտնվում, դա է պատճառը որ Երկրագնի վրա ատոմյին վիճակում ջրածին ընդհանրապես չկա, մաքուր ջրածին շատ քիչ կա, սակայն ջրածնի միացումները շատ են, բավական է հիշել միայն թե որքան ջուր է ծովերում և օվկիանոսներում։
  7. 7. Ջրի առանձնահատուկ հատկությունները պայմանավորված են նրանով, որ այն բևեռացված նյութ է, որի հետևանքով նրա մեջ ընկած նյութերը դիսոցվում են (քայքայվում են), այլ բառերով ասած լուծվում են։ Պատկերացրեք ինչ կկատարվեր եթե ջրի մեջ նյութերը չլուծվեին։ Օրինակ չեր լինի արյունը, իսկ առանց արյան չէին լինի բարցրակարգ կենդանիները։ Բույսերի սնուցումը նույնպես կատարվում է ջրի միջոցով։ Ջուրը արմատներից բարձրանում է վերև իր հետ տանելով իր մեջ լուծված նյութերը, որոնք սնունդ են հանդիսանում բույսի համար։ Արմատներից ջուրը բարձրանում է ցողուն, ցողունեներից բարձրանում է դեպի տերևներ և ծաղիկներ սնուցելով նրանց։
  8. 8. Ջրածինը նաև մի շարք այլ քիմիական բաղադրությունների մեջ է մտնում այդ թվում նաև, կյանքի հիմք հանդիսացող ԴՆԹ֊ի մեջ։ Ջրածինը ունի ևս մեկ կարևորագույն հատկություն, որը նրան առանձնացնում է այլ նյութերից, նա կարող է հեշտությամբ կորցնել իր մեկ էլեկտրոնը և ստացված պռոտոնը կարևորագույն դեր է խաղում բնության մեջ, հատկապես կենդանի օրգանզիմների կեսագերծունեության մեջ։ Ջրածնի ավելցուկը կամ պակասորդը առաջացնում է այսպես կոչված թթվային կամ հիմնային միջավայրներ, որը վճռական դեր է խաղում շատ և շատ ռեակցիաների ընթացքի համար, որոնք պայմանավորում են կյանքի գոյությունը, կենդանի օրգանզիմների գործունեությունը, ֆոտոսինթեզը, ինչպես նաև քիմիական արդյունաբերության կողմից ստեղծվող բազմաթիվ նյութերի համար։
  9. 9. Ժամանակակից օրգանական քիմիան հիմնվում է հիմնականում երկու տարրերի վրա։ Դրանք են ածխածինը և ջրածինը, իսկ դա ոչ միայն կյանք է այլև բազմաթիվ նյութեր առանց որի մեր կյանքը այլևս անհնար է պատկերացնել, օրինակ պլասմասաներ, տարբեր տեսակի այլ նյութեր։ Սակայն ջրածնի դերը այդքանով չի սահմանափակվում նա ունի շատ ավելի կարևոր նշանակություն ողջ տիեզերքի համար, քանի որ տիեզերքում ջրածինը ամենատարածված նյութն է և ընթացող պռոցեսներում կարևորագույն դեր է խաղում, օրինակ մեր Երկրագնդի վրա կյանքը հնարավոր է մի միայն այն էներգիայի հաշվին, որը երկրագունդը ստանում է Արեգակից, այդ էներգիայի մի մասը մենք օգտագործում են տաքանալու համար, բայց հիմանական մասը մենք ել ենք նկատում բայց օգտագործում ենք այլ ձևով։
  10. 10. Արեգակից ստացված էներգիան միլիոնավոր տարիների ընթացքում շնորհիվ բույսերի կենսագործունեության կուտակվել է նավթի, գազի և քարածխի տեսքով, իսկ դա արդեն վառելանյութ է առանց որի չի կարող քիմիական արդյունաբերությունը, չեն լինի բենզինը, կերոսինը, բնական գազը, հետևաբար և ժամանակակից մեքենաները չեն լինի և ժամանակակից տիեզերանավերը և նավերը։ Սակայն այս կուտակված նավթը և գազը վաղ թե ուշ կվերջանան և այստեղ ևս մարդկության ողջ հույսը ջրածին է։ Միայն ջրածին է այսօրվա հաշվարկներրով ապահովել մարդկությանը էներգիայով մոտակա և հեռավոր ապագայում։ Ընդ որում այդ էներգիան մարդկություն կօգտագործի երկու միանգամայն տարբեր եղանակներով։ Առաջին ջրածնի հելիումի սինթեզ, երկրորդ ջրից ջրածնի ստացում այնուհետև ստացված ջրածնի կօգտագործի որպես վառելանյութ ավտոմեքենաների ջերմոէլեկտրոկայանների և այլ սարքավորումների համար։
  11. 11. Դիտարկենք այս երկու ուղությունները մի քիչ ավելի մանրամասն։ Առաջին Ջրածինի հելիումի սինթեզ։ Պարզվում է, որ ջրածնի իզոտոպները որոնք ենք, դեյտերիումը և տրիտիումը ունեն հետաքրքիր հատկություն։ Նրանք մոտորվրապես 220 միլ․ ջերմաստիճանի դեպքում միանում են իրար առաջացնելով հելիում նյութը։ Այս պռոցեսը ուղեկցվում է էներգիայի ահռելի քանակների առձակումով։ Պարզվում է ,որ բոլոր աստղերում այդ թվում նաև Արեգակում ջերմությունը ստացվում է հենց այս եղանկով։ Դեյտերիումից կամ տրիտիումից առաջանում է հելիում և այդ ընթացքում առաջանում է հսկայական էներգիա սփռվում չորս կողմը մի մասն էլ հասնում է Երկիր լույսի և ջերմության տեսքով։ Երկրագնդի վրա նույնպես այս պռոցեսը հաջողվեց իրագործել անցած դարի 50ական թվականների սկզբին և դա իրենից ներկայացնում էր ջրածնային ռումբը։ Ցավոք սրտի մարդկությունը դա իրագործեց մահաբեր նպատակներով։ Սակայն արդեն այս ժամանակ պարզ էր, որ մարդկության ապագան կապված է ջրածնից հելիում ստանալու նպատակով։
  12. 12. Խնդիրը հանգում էր նրան, որպեսզի այս պռոցեսը իրագործել ոչ թե պայթյունի տեսքով այլ ավելի դանդաղ, արպեսզի ոչ ոք չվիրավորի և ստացած էներգիան կարողանան օգտագործել։ Մի փոքր շեղվենք թեմայից նշելով, որ դերևս 40ական թվակաների սկզբին ֆաշիստական Գերմանիան լուրջ առաջնթաց էր ունեցել Ատոմային ռումբերի ստեղծման գործում և Երկրագունդը կանգնած էր լուրջ վտանգի առաջ։ Եթե ֆաշիստական Գերմանիան այդ ռումբը ստեղծեր ապա ամբողջ աշխարհի համար դա կունենար կործանարար հետևանքներ։ Իմանալով այդ մասին Ամերիկյան հետախուզության առաջ դրվեց մի խնդիր ոչնչացնել Նորվեգիայում գտնվող (Նորվեգիան այն ժամանակ զավթված էր Գերմանիայի կողմից) ծանր ջրի արտադրության գործարանը։ Բան այն է, որ ատոմային և ջրածնային ռումբերի սետղծման համար ծանր ջուրը կարևորագույն նյութ է (ծանր ջուրը իրենից ներկայացնում է ջուր, որը բաղկացած է երկու ջրածնի ատոմներից և մեկ թթվածնի ատոմից, ինչպես և սովորական ջուրը, սակայն ջրածնի ատոմները ոչ թե ջրածնի սովորկան իզոտոպներն են, այլ դեյտերիումը կամ տրիտիումը)։ Ամերիկյան հետախուզություը 1944 թ․ իրագործեց մի հաջողված օպերիացիա Նորվեգիայի տարածքում իր հատուկ զորքերի միջոցով, որի ժամանակ ոչնչացված ծանր ջրի արտադրության գործարանը։ Գերմանացիներին չհաջողվեց այդ գործարանը վերականգնել, քանի որ դրա համար շատ ժամանակ էր պահանջվում մեծ միջոցներ, իսկ պատերազմի մեջ գտնվող Գերմանիան չկարողացավ գտնել այդ ժամակը և միջոցները։ Արդյունքում Գերմանական ատոմային ծրագիրը փակվեց և Գերմանիան չկարողացավ ատոմային ռումբը ստեղծել առաջինը և աշխարհը փրկվեց աղետից։
  13. 13. Վերադառնանք Ջրածնից հելիումի սինթեզին։ Այս պռոցեսի կառավարումը մարդկության համար դառնում է ավելի ու ավելի կարևոր, քանի որ ջրածնային էլեկտրոկայանների ստեղծամն դեպքում նրանք կլինեն հարյուրավոր անգամ հզոր, քան ատոմային էլեկտրոկայանները և որ կարևորն է ավելի անվտանգ, քանի որ հավանաբար այնտեղ չեն օգտագործելու խիստ վտանագվոր ռադիոակտիվ նյութեր ինչպես օրինակ ատոմակայաններում։ Հիմա արդեն ստեղծված են մի քանի փորձնական կայաններ որոնք սակայն առայժմ արտադրում են քիչ քանակությամբ և շատ թանկ էներգիա, նախատեսված են միայն հետազոտությունների համար։ Դրանք երեք տեսակի են, սակայն առավել հեռանկարայինը տոկամակ համակարգն է։ Հիմա արդեն Ֆրանսիայում կառուցվում է( միջազգային ուժերով, մի շարք երկրներ միացել են համատեղ գումար են հավաքել և կառույցը լինելու է միջազգային պարզապես կառուցվում է Ֆրանսիայում) առաջին տոկամակ համակարգով գործով էլեկտրոկայանը, որի առժողություը 30միլիարդ դոլոր է և այն արդեն պետք է տա այնպիսի էներգիա, որը ձեռնատու կլինի օգտագործել արդյունաբերական նպատակներով, ոչ միայն հետազոտական։ Եթե ամեն ինչ հաջող ստացվի և ամեն ինչ գործի այնպես ինչպես նախատեսում են գիտնականները ապա դա կլինի մարդկության մեծագույն ձեռքբերումը բոլոր ժամանակների և մարդկությանը թույլ կտա կառուցել ավելի հզոր և կատարելագործված էլեկտոկայաններ որոնք կարտադրեն գործնականում անսպառ ու շատ էժան էլեկտրոէներգիա և այսինքն մարդկությունը կլուծի իրեն անհրաժեշտ էներգիաի խնդիրը։
  14. 14. Ջրածնից հեղուկ և գազային վառելանյութի ստացումը։ Արդեն հիմա մեծ քանակությամբ արհեստական նավթ և գազ են ստանում, այսպես կոչված սլանցային նավթ և գազ, որը ռեալ կոնկուրեցիա է բնական նավթին և գազին, սակայն դա ևս սպառվող աղբյուր է և չի կարող գլոբալ մաշտաբով լուծել հեղուկ և գազային վառելանյութի պահանջարկի խնդիրը որոնք անհրաժեշտ են ավտոմեքենաների և կենցաղային նպատակների համար։ Ահա այստեղ է, որ ջրածինը նորից օգնության է հասնում։ Արդեն հիմա լուրջ առաջընթաց կա, ջրից ջրածնի ստացման պռոցեսում։ Առայժմ ստացվող ջրածինը թանկ է և ավելի ձեռնատու է օգտագործել բնական նավթը և գազը։ Սակայն գիտության սրնթաց զարգացաումը թույլ է տվել վերին տասնամյակում ստացվող ջրածնի ինքնարժեքը կտրուկ իջեցնել և ընդուտ մոտեցնել բնական գազի և նավթի ինքնարժեքին, իսկ դա նշանակում է, որ մոտ ապագայում ջրածինը կլինի ավելի էժան քան բնական գազը և նավթը, այն հնարավոր կլնի օգտագործել ավտոմեքենաների և կենցաղային նպատակերով մեր բնակարաններում։ Ջրի պաշարները գործնականում անսպառ են Երկրագնդի վրա հետևաբար մարդկությունը ստանում է գործնական անսպառ ջրածնի աղբյուր։ Լավն այն է, որ ժամանակակից նավթատարերը և գազատարերը որոնք արդեն կան առանց մեծ ձևափոխությունների կարելի է օգտագոտրծել նույն ջրածինը դրանցով տեղափոխելու համար։ Այսինքն փաստորեն մարդկությունը կանգնած է ևս մեկ գիտատեխնիկական հեղափոխության շեմին։
  15. 15. Իրականում կաէներգիայի ստացման ևս մեկ ուղություն, որը նույնպես կախված է ջրածնի հետ, որի մասին աննդհատ խոսում են ֆանտաստիկ գրականության ֆիլմերի և գրականության հեղնիակները և որն արդեն շատ փոքր մաշտաբներով նույնիսկ իրագործվել խոսքը վերաբերվում է այսպես կոչված նյութերի անիհիլյացիային։ Մենք բոլորս տեսել ենք թե ինչպես ֆանտաստիկ ֆիլմերում ապագայի տիեզերանավերը թռչում են լույսին մոտ արագությամբ և այդ տիեզերանավերի թռիչքի էներգիան ապահովում է նյութեիր անիհիլյացիան։ Մի փոքր մանրամասն դիտարկենք այդ երևույթը։ Պարզվում է, որ տիեզերքը բաղկացած է երկու տեսակի մատերիայից՝ նյութեր և հականյութեր։ Տիեզերքի մեծ մասը բաղկացած է սովորական նյութերից, որոնք բաղկացած են Մենդելեևվի աղյուսակի տարրերից։ Սակայն տիեզերքի մյուս մասը բաղկացած է այդ նույն Մենդելեևի աղյուսակի հակտարրերից՝ օրինակ եթե կա ջրածնի ատոմ ապա կա ջրածնի հակաատոմ։ Այդ հակաատոմը բաղկացած է հակապռոտոնից և հակաէլեկտրոնից (վերջինս կոչվում է պոզիտրոն)։ Եվ պարզվում է, որ նյութը և հականյութը իրար հանդիպելիս առաջանում է այսպես կոչված անիհիլյացիայի պռոցես, որի ընթացքում երկուսնն էլ վերանում են, վերածվելով մաքուր էներգիայի և էներգիայի այդ քանակը այնքան շատ է, որ դրա համեմատ նույնիսկ վերանշված ջրածնից հելիումի սինթեզի ժամանակ առաջացած էներգիան շատ չնչին էներգիա է և կարելի է ենթադրել, որ եթե կան այլմորլորակայիններ որոնք այցելում են մեզ ապա հավանաբար օգտագործում են այս տեսակի էներգիան, քանի որ դա կարող են օգտագործեն գեր զարգացած ցիվիլիզացինաններ, մենք դեռևս այդ մակարդակից շատ հեռու ենք։ Սակայն վաղ թե ուշ կհասնենք այդ մակարդակին։
  16. 16. Պատկերացրեք մեր տիեզերանավը սլանում է լույսին մոտ արագությամբ և այտեղ օգտագործում են ջրածին և հակաջրածին տիեզերանավը շարժելու համար, իդեպ նշենք, որ նման արագությունների դեպքում տիեզերանավում գտնվողների համար ժամանակը դանդաղում է, այսինքն եթե երկրագնդում անցնի 10 հազար տարի դա տիեզերանավում գտնվողների համար դա կարող է լինել մի քանի վարկեյան։ Օրինակ՝ հիշենք երկվորյակների հանրահայտ խնդիրը, որի մասին նույնիսկ բարձր կուրսի դասարանի ֆիզիկայում է հիշատակվում։ Եթե օրինակ լինի տիեզերանավ, որը շարժվում է 1 վ․ 250 հազար արագությամբ, ապա մեր ծնված երկվորյակներից մեկին անմիջապես այս տիեզերանավով ուղարկենք տիեզերք իսկ մյուսը մնա Երկրի վրա ապա կստեղծվի մի հետաքրքիր իրավիճակ։
  17. 17. Այն երկվորյակը որը գտնվում է տիեզերանավի մեջ, եթե իր ժամացույցով մեկ վարկեյան գնար և մեկ վայրկյան գար, այսինքն ծերանար 2 վայրկյանով ապա հետ գալուց հետո կպարզվեր, որ իր համար այս երկու վայրկյանը Երկրագնդում 87 տարի է, այսինքն իր եղբայրը 87 տարեկան է։ Արդեն պարզ է որ այս միջոցով կարող են իրականացնել մարդկության երազանքը այլ աստեղեր գնալու ուսումնասիրելու և մնալու համար։ Ինչպես տեսնում ենք ջրածինը մարդկության ապագայի համար վճռորոշ դեր է խաղալու ( չնայած հիմա էլ նա կարևորագույն դեր է խաղում, քանի որ էներգետիկան հիմնականում հիմնված է նավթի և գազի վրա, որոնք իրենցից ներկայացնում են ջրածնի միացություներ)։Մենք չքնարկեցինք ջրածնի կարևորությունը քիմիական արդյունաբերության համար ինչպես նաև կենդաի օրգանիզմների համար, ինչպես նաև կենսագործունեության պռոցեսում(խոսքը գնում է, ոչ թե ջրածին գազի մասի այլ ջրածին տարրի մասին, ավելի շուտ ջրածնի միջուկի մասին որը կոչվում է պռոտոն)։ Հավանաբար չկա մի այնպիսի պռոցես մեր օրգանիզմներում որտեղ պռոտոնը չլինի գլխավոր դերերից մեկում, բայց դա արդեն ուրիշ նախագծում։

×