Աննա Հովհաննիսյան

1. Ջրածին
Աննա Հովհաննիսյան

2.  Ջրածինը (H) պարբերական համակարգի առաջին տարրն է։ Առաջին անգամ
մաքուր վիճակում ստացել է Հենրի Կավենդիշը 1766 թվականին։
Այն տիեզերքում ամենատարածված տարրն է։ Երկրի վրա այն գտնվում է
հիմնականում միացությունների ձևով։ Ջրածինը միացություններում
միավալենտ է։
 Ջրածնի ատոմը կազմված է մեկ պրոտոն ունեցող միջուկից և
մեկ էլեկտրոնից։ Հանդես է գալիս H2 պարզ նյութի ձևով։

3. Պատմություն
 Ջրածինը հայտնաբերվել է 16-րդ դարի կեսերին Պարացելսի կողմից, որը ստացել
է երկաթի վրա ծծմբական թթու ազդելով։ 1766 թվականին Կավենդիշը հաստատել է նրա
հատկությունները և ցույց է տվել նրա տարբերությունը մյուս գազերից և անվանել է
«այրվող օդ»։ Լավուազիեն 1783 թվականին առաջին անգամ ջրածին ստացավ ջրից և
ապացուցեց, որ ջուրը ջրածնի և թթվածնի քիմիական միացությունն է և նրան անվանեց
«հիդրոգենիում», որը նշանակում է ջուր ծնող։ Ջրածինը երկրի վրա հանդես է գալիս
միացություններում՝ ջրում, նավթում, կենդանի հյուսվածքներում, իսկ ազատ վիճակում՝
շատ չնչին քանակներով մթնոլորտի վերին շերտերում։
 Ջրածին անջատվում է նաև հրաբխային ժայթքումների ժամանակ։ Սպեկտրոսկոպի
օգնությամբ ջրածին հայտնաբերվել է արեգակի և աստղերի վրա։Տիեզերքի նյութը
ժամանակակից պատկերացումներով կազմված է 30-50%-ի չափով ազատ ջրածնից, որի
ատոմը հանդիսանում է տիեզերքի կառուցման հիմնական աղյուսիկը։
 Բացի ջրածնից՝ 1 ատոմական զանգվածով, հայտնի են նաև 2 և 3 ատոմական
զանգվածներով ջրածիններ՝ ծանր ջրածիններ՝ դեյտերիում (D) և տրիտիում (T), որոնք
թթվածնի հետ առաջացնում են ծանր ջուր՝ (M=2Օ)։

4. Տարածվածություն
 Տիեզերքում
 Ջրածինը ամենատարածված տարրն է տիեզերքում․ կազմում է աստղերի և
արևի զանգվածի մոտ կեսը (պլազմայի ձևով), արեգակի մթնոլորտի 84 %-ը,
միջաստղային միջավայրի և միգամածությունների հիմնական մասը։
Աստղերի ընդերքում՝ ջրածնի ատոմների
միջուկներից՝ պրոտոններից սինթեզվում են հելիումի ատոմի միջուկներ
(ջերմամիջուկային սինթեզ), անջատվում է ահռելի քանակներով էներգիա։
 Ջրածինը հայտնաբերվել է նաև այլ մոլորակների մթնոլորտում (H2, CH4,
NH3, OH-, SiH-, PH- և այլն)։
Սատուրն։ Մոլորակը բաղկացած է հիմնականում
ջրածնից և հելիումից։

5. Երկրի ընդերքում և կենդանի
օրգանիզմներում
 Զրածնի պարունակությունը երկրակեղևում (ըստ զանգվածի) 0,15% է, ընդհանուր
պարունակությունը երկրի վրա՝ 1% (16% ըստ ատոմների թվի)։ Ազատ վիճակում
հանդիպում է հազվադեպ՝ որոշ հրաբխային և այլ բնական գազերում, օդում՝
1•10−4։ Մթնոլորտի վերին շերտերում ջրածնի պարունակությունը շատ ավելի մեծ
է, մերձերկրյա տարածությունում առաջացնում է երկրի պրոտոնային ռադիացիոն
գոտին։
 Ջրածինը մտնում է ամենատարածված նյութի՝ ջրի (11, 19% ըստ զանգվածի),
նաև քարածխի, նավթի, բնական գազերի, կավերի, կենդանական և բուսական
օրգանիզմների բաղադրության մեջ։
 Ջրածնի իզոտոպային բաղադրությունը տարբեր տեղերում նույնը չէ․ ծանր
ջրածինի (D) պարունակությունը օվկիանոսների վերին շերտերում ավելի մեծ է,
քան մթնոլորտային տեղումներում և սառցադաշտերում։

6. Ֆիզիկական հատկություններ
 Ջրածինը սովորական պայմաններում անգույն, անհամ, անհոտ գազ է։ 14,5 անգամ թեթև
է օդից (ամենաթեթև գազն է)։Ջրում քիչ է լուծվում՝ 1 լ ջրում 20°С-ում լուծվում է 18 մլ ջրածին։-
252,8°С-ում 1 մթնոլորտային ճնշման տակ ջրածինը դառնում է շարժուն հեղուկ, որը ևս անգույն
է։
 Ջրածինը լավ լուծվում է որոշ մետաղներում (Ni, Pd, Pt) 1 ծավալ պալադիումում լուծվում է
850 ծավալ ջրածին՝ տաքացնելիս այն քանակապես անջատվում է։ Ջրածնի դիրքը 1 և 7 րդ
խմբում պայմանավորված է նրանով, որ ջրածնի ատոմը կարող է կորցնել էլեկտրոն
նմանվելով ալկալիական մետաղներին եվ վերցնել էլեկտրոն
նմանվելով հալոգեններին աիսպիսով ջրածնի ատոմը օժտված է վերօքս երկակիությամբ կարող
է լինել և օքսիդիչ, և վերականգնիչ։Ջրածնի ատոմը պարզագույնն է՝ բաղկացած է միջուկից և մեկ
էլեկտրոնից, իոնացման պոտենցիալը՝ 13,595 Էվ, էլեկտրոնային խնամակցության էներգիան
(հիմնական վիճակում գտնվող ատոմի և բացասական իոնի էներգիաների տարբերությունը)՝
0,754 էվ։ Քվանտային մեխանիկայի օգնությամբ հաշված են ջրածնի ատոմի հնարավոր
էներգետիկ վիճակները։Այլ գազերի հետ համեմատած ջրածինն ունի ամենամեծ տեսակարար
ջերմահաղորդականությունը՝ 4,12• 10−4 կալ/սմ վրկ։ Ջրածինը չափազանց դժվար հեղուկացող
գազ է (կրիտիկական ջերմաստիճանը՝ -240°С)։
 Հեղուկ ջրածինը թեթև (70,8 կգ/մ3, -253°С), անգույն, դյուրաշարժ հեղուկ է։
 Պինդ ջրածինը բյուրեղական է, խտությունը՝ 88 կգ/մ3։ Սովորական պայմաններում ջրածնի
մոլեկուլը երկատոմ է՝ Н2 (ատոմների հեռավորությունը՝ 0,7414 А), դիսոցման էներգիան՝ 4,776
էվ (մոլ)։

7. Իզոտոպներ
 Իզոտոպները 1
1H-պրոտիում (ըստ զանգվածի 99,98 %), 2
1H-դեյտերիում (ըստ զանգվածի 0,02 %)։ Արհեստական եղանակով ստացվել է 3
1H տրիտիում։
 Ատոմական համարը՝ 1, ատոմական զանգվածը՝ 1.008։ Ամենաթեթև տարրն է պարբերական
համակարգում։ Երկրի կեղևի ամբողջ զանգվածի, ներառյալ ջուրը և օդը ջրածնին բաժին է ընկնում
ընդամենը 1%։ Ջրածինը 14 անգամ թեթև է օդից։
Հալման
ջերմաստի
ճան,
K
Եռման
ջերմաստի
ճան,
K
Եռակի
կետ,
K / kPa
Կրիտիկակ
ան
կետ,
K / kPa
Խտություն
հեղուկ /
գազ,
կգ/մ³
Խտություն
հեղուկ / գազ,
կգ/մ³
H2 13,96 20,39 13,96 / 7,3
32,98 /
1,31
70,811 /
1,316
HD 16,65 22,13 16,6 / 12,8
35,91 /
1,48
114,0 /
1,802
HT 22,92
17,63 /
17,7
37,13 /
1,57
158,62 /
2,31
D2 18,65 23,67
18,73 /
17,1
38,35 /
1,67
162,50 /
2,23
DT 24.38
19,71 /
19,4
39,42 /
1,77
211,54 /
2,694
T2 20,63 25,04
20,62 /
21,6
40,44 /
1,85
260,17 /
3,136

8. Քիմիական հատկություններ
 Ջրածնի ատոմը խիստ ռեակցիոունակ է և շատ արագ առաջացնում է H2 մոլեկուլը։ Ատոմական ջրածնով
աշխատող այրիչը ստեղծում է 4000 °С բարձր ջերմաստիճան, որը պայմանավորված է H2-ի կապի
մեծ էներգիայով H+H→H2 ΔH=-436 կՋ է։ Բացի հիդրիդներից, որտեղ ջրածնի օքսիդացման աստիճանը -1
է, մնացած միացություններում ունի +1 օքսիդացման աստիճան։
 Տաքացնելիս ջրածինը միանում է ոչ մետաղների մեծ մասի (օքսիդանում է) և ակտիվ մետաղների
(վերականգնվում է) հետ, առաջացնում հիդրիդներ։ Ոչ մետաղների հիդրիդներն անգույն, սովորաբար
տհաճ հոտով, թունավոր գազեր են, մետաղներինը՝ սպիտակ, բյուրեղական (իոնական) նյութեր։
 Ջրածնի և հալոգենների խառնուրդները պայթուցիկ են․ ֆտորի հետ անմիջապես, քլորի հետ պայթում է
լուսավորելիս, անգամ -252 °C-ում բրոմի և յոդի հետ՝ տաքացնելիս։ Առաջանում են
հալոգենաջրածիններ՝ ֆաորաջրածին (HF), քլորաջրածին (НСl), բրոմաջրածին (HBr) և յոդաջրածին (HI),
որոնց ջրային լուծույթներն ուժեղ թթուներ են։
 Սովորական պայմաններում թթվածնի հետ ջրածինը միանում է դանդաղ, տաքացնելիս՝ պայթյունով։
Պայթուցիկ են 4-94 ծավավալ % H2 պարունակող խառնուրդները՝ թթվածնի և 4-74% Н2 պարունակող
խառնուրդները օդի հետ։
 Ջրածինը թթվածնի հետ առաջացնում է նաև ջրածնի պերօքսիդ՝ H202։ Տաքացնելիս ջրածինը ծծմբի հետ
միանում է հեշտությամբ, սելենի և տելուրի հետ՝ դժվարությամբ։ Առաջանում են ծծմբաջրածին՝ H2S,
սելենաջրածին՝ H2Se, և տելուրաջրածին՝ H2Te, որոնք տհաճ հոտով ջրում լուծելի գազեր են
(լուծույթները թթուներ են)։
 Ջրածինը ազոտի հետ միանում է կատալիզատորի առկայությամբ՝ տաքացնելիս։ Ստացվում է ամոնիակ,
NH3, որի ելքը մեծանում է ճնշումը բարձրացնելիս։ Ազոտի մյուս միացությունները ջրածնի հետ՝
հիդրազինը (N2H4), և ազոտաջրածնական թթուն (NH3), հեղուկներ են։

9. Կիրառություն
 Ջրածինը կիրառվում է դիրիժաբլների լցման համար, որպես թեթև գազ, վեր
բարձրացնող ուժ, ավտոգեն զոդման ժամանակ բոցի ջերմաստիճանը հասնում է
2000 °C–ի։ Քիմիական արդյունաբերությունում որպես վերականգնիչ հատկապես Ni,
Pt, Pd-ի առկայությամբ, 1 ծավալ Pd-ի մեջ լուծվում Է 850 ծավալ ջրածին։
Օգտագործվում է քարածուխից արհեստական բենզինի ստացման
համար, ամոնիակի, սպիրտների, հալոգենաջրածինների սինթեզում։
 Անգլիացի քիմիկոս Ջոն Դալտոնը 19-րդ դարի սկզբին առաջարկել է ջրածնի
ատոմի զանգվածը, որպես ամենաթեթև տարր, ընդունել որպես ատոմական
զանգվածի միավոր։ 1815 թվականին անգլիացի գիտնական Պրաուտր հայտնել է այն
միտքր, որ բոլոր տարրերի ատոմները կառուցված են ջրածնի n ատոմներից։
 Արեգակի վրա հայտնաբերվել է 69 քիմիական տարր՝ ջրածնի գերակշռությամբ։
Ջրածինը 5.1 անգամ շատ է, քան հելիումը և 10 հազար անգամ ավելի, քան բոլոր
մետաղները միասին վերցրած (վերցրած ոչ թե կշռով, այլ ատոմների թվով)։ Այդ
ջրածինը ծախսվում է ոչ միայն էներգիա արտադրելու վրա։ Ջերմա- միջուկային
պրոցեսների ընթացքում նրանից առաջանում են նոր քիմիական տարրեր, իսկ
արագացված պրոտոնները արտանետվում են՝ մերձարեգակնային քամի։ Այս երևույթը
հայտնաբերվել է վերջերս՝ կոսմիկական տարածքն ուսումնասիրելու ժամանակ՝
արհեստական արբանյակների օգնությամբ։

10.  Այն որոշակի վտանգ է ներկայացնում տիեզերագնացների համար։ Բացի այդ՝
պրոտոնների հոսքն առաջ է բերում երկրորդային կոսմիկական ճառագայթում, որը
հասնում է մինչև երկրի մակերևույթ։ Առաջացող մագնիսային փոթորիկները կարող
են ազդել կենսագործունեության պրոցեսների վրա և երկրի մագնիսային դաշտի
կողմից կլանված ջրածնի միջուկը չի կարող չազդել կոսմոսի հետ նրա
զանգվածափոխանակության վրա։
 Մեծ քանակությամբ ջրածին կիրառվում է ամոնիակ, HCl սինթեզելու համար,
հեղուկ ճարպերի հիդրոգենացման համար։ Որպես թեթև գազ հելիումի հետ լցնում
էին օդապարիկները։ Ջրածինը օգտագործում են բարձր ջերմաստիճան ստանալու
համար (3000-4000°С)։ Սակայն ջրածնի ամենալուրջ խնդիրը՝ միջուկային այս
ռեակցիան է 2
1H+3
1H=4
2He+n+17,6 կՋ
 Այս ռեակցիան ընթանում է 10 միլիոն աստիճանում, եթե հնարավոր լիներ
կառավարել այս ռեակցիան, մարդկությունը կլուծեր էներգիայի պրոբլեմը։
 Կարևոր է նաև պինդ վիճակում ջրածնի ստացումը (մետաղական ջրածին), որը
օժտված է գերհաղորդականությամբ։