ہائیڈروجن

ہائیڈروجن یا ہائیڈروجن (Hydrogen) ایک غیرفلزی یا غیردھاتی کیمیائی عنصر ہے جو یک ظرفی (univalent) خصوصیات کا حامل ہے اور بے رنگ و بے بو ہوتا ہے۔ یہ سب سے سادہ اور سب سے ہلکا کیمیائی عنصر ہے، ہائڈروجن کا مطلب یونانی قواعد کی رو سے (ہائڈرو = پانی اور جن = بنانا) پانی بنانے والا ہوتا ہے، یعنی ہائڈروجن۔ اس کا جوہری عدد 1 ہوتا ہے۔
ہائیڈروجن ایک کیمیائی عنصر ہے جو کمرے کے درجہ حرارت پر گیس کی شکل میں موجود ہوتا ہے۔ ہائیڈروجن گیس کی نہ کوئی بو، نہ کوئی ذائقہ اور نہ کوئی رنگ ہوتا ہے۔ یہ بہت زیادہ آتش گیر گیس ہے۔ جب ہائیڈروجن گیس ہوا میں جلتی ہے تو پانی بناتی ہے۔ فرانسیسی کیمیادان Antoine Lavoisier نے ہائڈروجن گیس کو یہ نام یونانی لفظ سے دیا تھا جس کا مطلب ہے "پانی بنانے والا"۔ ہائیڈروجن کائنات کا سب سے چھوٹا جوہر ہے جس میں صرف ایک برقیہ اور ایک ہوتے ہیں جبکہ کوئی تعدیلہ نہیں ہوتا۔ اس کے تین ہم جا ہوتے ہیں۔
ہائیڈروجن کو دوری جدول کے پہلے کالم میں موجود دیگر عناصر کے برعکس ایک رد عمل والے غیر دھات کے طور پر درجہ بندی کیا گیا ہے، جنہیں القالی دھاتوں کے طور پر درجہ بندی کیا گیا ہے۔ تاہم، ہائیڈروجن کی ٹھوس شکل سے دھات کی طرح برتاؤ کرنے کی توقع کی جاتی ہے۔
اکیلے ہونے پر، ہائیڈروجن عام طور پر اپنے آپ سے جڑ کر دو ہائیڈروجن (dihydrogen) بناتی ہے جو بہت مستحکم ہوتی ہے، اس کی 437.5 kJ/mol کی اعلی بانڈ ڈسوسی ایشن انرجی کی وجہ سے۔ معیاری درجہ حرارت اور دباؤ پر، دو ہائیڈروجن گیس بے رنگ، بے بو، بے ذائقہ اور غیر سام (non-toxic) ہوتی ہے۔ یہ ایک غیر دھات ہے اور یہ بہت آسانی سے جل جاتا ہے۔
اگرچہ ہائیڈروجن گیس اپنی خالص شکل میں رد عمل نہیں رکھتی ہے، لیکن یہ بہت سے عناصر، خاص طور پر ہالوجن کے ساتھ مرکبات بناتی ہے، جو بہت برقی منفی (electronegative) ہیں۔ ہائیڈروجن فحم (carbon) کے جواہر (atoms) کے ساتھ وسیع صفیں بھی بناتی ہے، جو آب افحام (hydrocarbons) بناتی ہے۔ آب افحام کی خصوصیات کا مطالعہ نامیاتی کیمیا کے نام سے جانا جاتا ہے۔
H- منائن (anion) (منفی بار شدہ جوہر) کو آبداد (hydride) کہا جاتا ہے، حالانکہ یہ اصطلاح بڑے پیمانے پر استعمال نہیں ہوتی ہے۔ آبداد کی ایک مثال سنگصر آبداد (lithium hydride)، جو جوہری ہتھیاروں کے "سپارک پلگ" کے طور پر استعمال ہوتی ہے۔
پانی میں تحلیل ہونے والے تیزاب میں عام طور پر ہائیڈروجن کے آئنوں کی اعلی سطح ہوتی ہے، دوسرے الفاظ میں، مفت اولیے (protons)۔ ان کی سطح کو عام طور پر اس کے pH کا تعین کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جس کا بنیادی مطلب ہے کسی خاص حجم میں ہائیڈروجن آئنوں کا مواد۔ مثال کے طور پر، ہائڈروکلورک تیزاب، جو لوگوں کے معدے میں پایا جاتا ہے، ایک سبزداد (chloride) منائن اور ایک مفت اولیہ (proton) میں الگ ہو سکتا ہے اور ایک مفت اولیے کی خاصیت یہ ہے کہ وہ کھانے کو کس طرح بضم کر سکتا ہے۔
اگرچہ زمین پر نایاب ہے، H3+ کیشن کائنات میں سب سے زیادہ عام آئنوں میں سے ایک ہے۔
ہائیڈروجن میں 7 معرف ہمجاء ہیں، جن میں سے دو مستحکم ہیں، جنہیں اولصر (protium) اور دومصر (deuterium) کہا جاتا ہے۔ تیسرا ہم جا سومصر (tritium) کے نام سے جانا جاتا ہے اور اس کی نصف زندگی 12.33 سال ہے اور کائناتی شعاعوں کی تھوڑی مقدار میں پیدا ہوتی ہے۔ باقی 4 ہم جا کی نصف زندگی یاکٹو ثانیے کے پیمانے پر ہے۔
زمین پر اپنی خالص شکل میں، ہائیڈروجن عام طور پر ایک گیس ہوتی ہے۔ ہائیڈروجن بھی ان حصوں میں سے ایک ہے جو پانی کا سالمہ (molecule) بناتی ہے۔ ہائیڈروجن اہم ہے کیونکہ یہ ایندھن ہے جو سورج اور دیگر ستاروں کو طاقت دیتی ہے۔ ہائیڈروجن پوری کائنات کا تقریبا 73 فیصد کا حصہ بناتی ہے۔
خالص ہائیڈروجن عام طور پر دو ہائیڈروجن جواہر سے بنی ہوتی ہے جو آپس میں جڑے ہوتے ہیں۔ سائنس دان ان کو دوجوہری سالمات (diatomic molecules) کہتے ہیں۔ اگر زیادہ تر دیگر عناصر کے ساتھ ملایا جائے تو ہائیڈروجن کا کیمیائی رد عمل ہوگا۔
خالص ہائیڈروجن زمین کی فضاء میں بہت غیر معمولی ہے، کیونکہ تقریبا تمام ابتدائی ہائیڈروجن اپنے وزن کی وجہ سے خلاء میں فرار چکی ہوں گی۔ فطرت میں، یہ عام طور پر پانی میں ہے۔ ہائیڈروجن تمام جانداروں میں بھی ہے، نامیاتی مرکبات کے ایک حصے کے طور پر جاندار چیزیں بنتی ہیں۔ اس کے علاوہ، ہائیڈروجن کے جوہر فحم کے جواہر کے ساتھ مل کر آب افحام (hydrocarbons) بنا سکتے ہیں۔ نفط (petroleum) اور دیگر حفری ایندھن ان آب افحام سے بنے ہیں اور عام طور پر انسانی استعمال کے لیے توانائی پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔
ہائیڈروجن کے بارے میں کچھ اور حقائق:
اہم استعمال نفط (petroleum) کی صنعت میں اور ہیبر کے طریقے (Haber process) سے امونیہ بنانے میں ہیں۔ کچھ کیمیائی صنعت میں کہیں اور استعمال ہوتا ہے۔ اس میں سے تھوڑا سا ایندھن کے طور پر استعمال ہوتا ہے، مثال کے طور پر خلائی جہاز کے راکٹوں۔ زیادہ تر ہائیڈروجن جو لوگ استعمال کرتے ہیں وہ قدرتی فارغے (natural gas) اور بھاپ کے درمیان کیمیائی رد عمل سے آتا ہے۔
نویاتی ائتلاف توانائی کا ایک بہت طاقتور ذریعہ ہے۔ یہ شمصر اور توانائی بنانے کے لیے جواہر کو ایک ساتھ مجبور کرنے پر انحصار کرتا ہے، بالکل اسی طرح جیسے سورج جیسے ستارے میں ہوتا ہے یا ہائیڈروجن قنبلہ (hydrogen bomb) میں ہوتا ہے۔ اس کو شروع کرنے کے لیے بڑی مقدار میں توانائی کی ضرورت ہے اور یہ ابھی تک آسان نہیں ہے۔ نویاتی انشقاق کا بڑا فائدہ، جو آج کل کے نویاتی توانائی مقامات میں استعمال ہوتا ہے، یہ ہے کہ یہ کم جوہری فضلہ بناتا ہے اور یورینیئم جیسے زہریلے اور نایاب ایندھن کا استعمال نہیں کرتا ہے۔ سورج پر ہر ثانیے میں 60 کڑور ٹن سے زیادہ ہائیڈروجن ائتلاف سے گزرتی ہے۔
ہائیڈروجن زیادہ تر نفط (petroleum) کی صنعت میں استعمال ہوتی ہے، بھاری نفط حصوں کو ہلکے، زیادہ مفید میں تبدیل کرنے کے لیے۔ یہ امونیہ بنانے کے لیے بھی استعمال ہوتا ہے۔ چھوٹی مقدار کو ایندھن کے طور پر جلایا جاتا ہے۔ زیادہ تر ہائیڈروجن قدرتی فارغے اور بھاپ کے درمیان رد عمل سے بنتی ہے۔
پانی کی برق پاشیدگی (electrolysis) بجلی کا استعمال کرتے ہوئے پانی کو ہائیڈروجن اور تیزابساز (oxygen) میں توڑ دیتا ہے۔ جلتی ہوئی ہائیڈروجن تیزابساز کے سالمات (molecules) کے ساتھ مل کر بھاپ (خالص پانی کے بخارات) بناتی ہے۔ ایک ایندھن کا خلیہ ہائیڈروجن کو تیزابساز کے سالمے (molecule) کے ساتھ جوڑتا ہے، ایک برقیہ (electron) کو بجلی کے طور پر جاری کرتا ہے۔
بھاپ کے عنفے (turbines) یا اندرونی دہن کے محرکیے (engines) سے حرارت بنانے کے لیے ہائیڈروجن کو بھی جلایا جا سکتا ہے۔ دوسرے مصنوعی ایندھن کی طرح، ہائیڈروجن کو قدرتی ایندھن جیسے کوئلہ یا قدرتی فارغے یا بجلی سے بنایا جا سکتا ہے اور اس وجہ سے برقی شبکے (electrical grid) میں ایک قیمتی اضافے کی نمائندگی کرتا ہے؛ قدرتی فارغے کے طور پر ایک ہی کردار میں۔ ایندھنی خلیہ گاڑیوں کے ساتھ اس طرح کے شبکے اور بنیادی ڈھانچے (infrastructure) کی منصوبہ بندی اب جاپان، کوریا اور بہت سے یورپی ممالک سمیت متعدد ممالک کر رہے ہیں۔ یہ ان ممالک کو کم نفط خریدنے کی اجازت دیتا ہے، جو ایک اقتصادی فائدہ ہے۔ دوسرا فائدہ یہ ہے کہ ایندھنی خلیے میں استعمال کیا جائے یا دہنی محرکیے (combustion engine) میں جلایا جائے جیسے کہ ہائیڈروجن گاڑی (hydrogen car) میں ہوتا ہے، محرک (motor) آلودگی نہیں کرتی۔ صرف پانی اور نائٹروجن آکسائڈوں کی تھوڑی مقدار، بنتے ہیں۔