Η Χημεία είναι η επιστήμη που άλλαξε την καθημερινότητά μας (τρόφιμα, φάρμακα, υλικά, καύσιμα κ.π.ά.) και μαζί με τη Βιολογία άνοιξαν νέους ορίζοντες στη μελέτη της ζωής (DNAγονιδίωμα κ.ά.).
Η επιστημονική κοινότητα για να τιμήσει τη συμβολή της Χημείας στη ζωή του ανθρώπου, αφιέρωσε το έτος 2019, ως έτος του περιοδικού πίνακα χημικών στοιχείων του Μεντελέγιεφ, για τη συμπλήρωση 150 χρόνων από τη σύνταξή του (1869-2019). Είναι τόσο σημαντικός ο πίνακας αυτός; Ασφαλώς ναι, διότι περιλαμβάνει σήμερα το σύνολο των 92 χημικών στοιχείων της φύσης (υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο, ουράνιο), από τα οποία συνίσταται όλος ο υλικός κόσμος. Η επιστήμη όμως προχώρησε στην δημιουργία τεχνητών χημικών στοιχείων (υπερουράνια) με αποτέλεσμα το σύνολο των χημικών στοιχείων να φτάνει σήμερα τα 118.
Όπως μας πληροφορεί η προσομοίωση της Μεγάλης Έκρηξης (Big Bang) που έγινε στον επιταχυντή του CERN, η σύνθεση του Σύμπαντος στα πρώτα δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου της Μεγάλης Έκρηξης (πριν από 15 δισεκατομμύρια χρόνια) αποτελούνταν από τα υποατομικά σωματίδια, πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια, ποζιτρόνια, φωτόνια και νετρίνα. Το Σύμπαν άρχισε να διαστέλλεται με μεγάλη ταχύτητα, πράγμα που δεν επέτρεπε να δημιουργηθούν από την αρχή πολύπλοκα άτομα των στοιχείων που γνωρίζουμε σήμερα (άνθρακας, χαλκός, σίδηρος κ.τ.λ.). Η πρώτη συγκροτημένη δομή ύλης (ατόμου) που ευνοήθηκε ενεργειακά από τις τότε συνθήκες ήταν η σύνδεση ενός πρωτονίου και ενός νετρονίου, που αποτέλεσαν τον πυρήνα του πρώτου στοιχείου του Σύμπαντος, του Δευτερίου, ισότοπου του υδρογόνου, που εξετάζουμε. Έτσι λοιπόν γεννήθηκε το υδρογόνο, το πρώτο στοιχείο του περιοδικού πίνακα.
Η ταυτότητά του
Το όνομα υδρογόνο προκύπτει από τη συνένωση των δύο ελληνικών λέξεων “ύδωρ’’ και “γένος’’, διότι το στοιχείο αυτό “γεννά’’ νερό, όταν αντιδράσει με το στοιχείο οξυγόνο, υπό ορισμένες συνθήκες. Στην ονοματολογία αυτή κατέφυγε ο Γάλλος Χημικός Αντουάν Λαβουαζιέ το 1778.
Η δομή του υδρογόνου, του απλούστερου στοιχείου της φύσης, αποτελείται από τον πυρήνα, που περιέχει ένα πρωτόνιο (Ρ) με θετικό φορτίο +1 και μία ηλεκτρονική στιβάδα στην οποία κινείται ένα ηλεκτρόνιο (e) με αρνητικό φορτίο -1. Σύμφωνα με τα στοιχεία αυτά το κοινό υδρογόνο (πρώτιο) έχει ατομικό αριθμό 1 (αριθμό πρωτονίων του πυρήνα) και ατομικό βάρος 1,00794.
Η σημασία του υδρογόνου σε επίπεδο Σύμπαντος είναι μεγάλη.
Αφθονεί στην ατμόσφαιρα του Ηλίου, και μετατρέπεται στο στοιχείο Ήλιον, εκλύοντας τεράστια ενέργεια στο Σύμπαν (πυρηνική σύντηξη).
Επίσης το υδρογόνο συμβάλλει στη ρύθμιση της μέσης θερμοκρασίας (+15 βαθμοί Κελσίου) της γης.
Το υδρογόνο στη ζωή μας
Το υδρογόνο μπορεί να θεωρηθεί ως χημικό στοιχείο της ζωής με πολλές και σημαντικές εφαρμογές;
-Βρίσκεται σε αραιή μορφή στα κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας της γης και σε πυκνή μορφή στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας.
-Αποτελεί βασικό συστατικό του νερού (μαζί με το οξυγόνο).
Για τη Χημεία είναι ένα από τα σπουδαιότερα αναγωγικά σώματα.
-Τα τελευταία χρόνια το υδρογόνο χρησιμοποιείται ως καύσιμος ύλη στα αυτοκίνητα, με στόχο να αντικαταστήσει τη βενζίνη.
-Η παγκόσμια παραγωγή του υδρογόνου υπολογίζεται σε 400 εκατομμύρια τόνους τον χρόνο. Το υδρογόνο χρησιμοποιείται για την παραγωγή αμμωνίας (ΝΗ3) που οδηγεί σε λιπάσματα, στην παρασκευή μεθυλικής αλκοόλης (CH3OH) που οδηγεί σε πλαστικά και μαργαρίνες.
Διανύουμε εφέτος (2019) το έτος αφιερωμένο στον περιοδικό πίνακα του Μεντελέγιεφ, το μεγάλο αυτό επίτευγμα της Χημείας. Το υδρογόνο, το στοιχείο με την μεγάλη επιστημονική αξία και τις πολλαπλές χρήσεις βρίσκεται στην κορυφή του πίνακα αυτού. Είναι το πρώτο.
