ชื่อไฮโดรเจน Hydrogen ตั้งมาตั้งแต่ปี 1787 (cf. G.de Moreau, Lavoisier, Berthollet, และ Fourcroy) จากคำ hydr- ภาษากรีก แล้วมาเป็น hydro น้ำในภาษาละตินสมัยใหม่ ประสมกับคำกรีก genos แล้วมาเป็น gène ในภาษาฝรั่งเศส เป็น gen ในภาษาอังกฤษ แปลว่า ทำให้เกิด.
ชื่อไฮโดรเจนจึงแปลว่า ตัวที่ทำให้เกิดน้ำ.
ไฮโดรเจนเป็นธาตุหมายเลขหนึ่งในตารางธาตุ
มีโครงสร้างเคมีที่ไม่ซับซ้อน. แผนภูมิที่เห็นนี้เป็นไฮโดรเจนมาตรฐาน
มีโปรตอนที่ใจกลางหนึ่งตัว และมีอิเล็กตรอนหมุนรอบใจกลางหนึ่งตัว ไม่มีนิวตรอน. มีน้ำหนักอะตอมอยู่ที่
1.008 เป็นธาตุที่เบาที่สุดในตารางธาตุ.
นี่คือ ไฮโดรเจนที่มีโครงสร้างง่ายที่สุด ใช้สัญลักษณ์เป็น 1H หรือ H. ไฮโดรเจนไม่ชอบอยู่โดดเดี่ยว ถ้าไม่ไปรวมกับอะตอมอื่นใด
ก็จะรวมกับอะตอมไฮโดรเจนด้วยกัน สร้างโมเลกุลไฮโดรเจนที่มีสองอะตอม(H2) ถือเป็นสภาวะของไฮโดรเจนที่บริสุทธิ์.
เชื่อกันว่าในจักรภพมีก๊าซไฮโดรเจนมากที่สุด
เข้ารวมเป็นองค์ประกอบของสารประกอบอื่นๆจำนวนมาก ใช้สัญลักษณ์ H. พบในดวงอาทิตย์และในดวงดาวทั้งหลาย
โดยเฉพาะดาวพฤหัส ที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่.
ในบรรยากาศโลก
มีก๊าซไฮโดรเจนน้อยมาก ประมาณกันว่าน้อยกว่าหนึ่งในล้านของปริมาตร
เพราะเมื่อไฮโดรเจนเข้ามาสู่บรรยากาศโลก มาเจอแรงดึงดูดโลก
ก็จะปลีกตัวหนีออกไปนอกชั้นบรรยากาศของโลก. ปกติไฮโดรเจนไม่อยู่โดดเดี่ยว
มันรวมตัวกับอะตอมไฮโดรเจนอื่น สร้างเป็นโมเลกุลไฮโดรเจน ที่เสถียรกว่า
มีสัญลักษณ์ H2 มีโครงสร้างเป็น H-H หรือเข้าไปประกอบกับธาตุออกซิเจน คาร์บอน ไนโตรเจน สร้างโมเลกุลของสสารประกอบอื่นๆเช่นน้ำ.
ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบสำคัญของน้ำ. น้ำเป็นแหล่งรวมไฮโดรเจนที่สำคัญที่สุด. ปัจจุบัน
คนมองว่าไฮโดรเจน คือพลังงานสะอาดไร้มลภาวะ เป็นพลังงานอนาคตของมนุษยชาติ โดยดึงไฮโดรเจนออกจากน้ำมาใช้
แล้วกลับคืนเข้ารวมเป็นน้ำอีก สร้างเป็นวงจรการใช้ที่ยั่งยืนได้.
เท่ากับใช้น้ำเป็นตัวให้กำเนิดพลังงาน.
หลายประเทศเริ่มผลิตรถยนต์และรถโดยสารที่ใช้พลังงานไร้มลพิษจากไฮโดรเจนแล้ว. (ภัยแล้งในส่วนหนึ่งของโลก
กับน้ำท่วมในอีกส่วนของโลก น้ำบนโลกมิได้หายไปไหนหรือหายไปเลย เพียงแต่ย้ายที่. ภาวะโลกร้อนกับการขาดจิตสำนึกเรื่องสมดุลธรรมชาติของคน ได้ทำลายสภาพดินกับเปลือกโลกชั้นลึกๆลงไป จนน้ำต้องย้ายที่อยู่!? ปัญหาตอนนี้นอกจากภัยแล้ง ที่หนักหนากว่า คือการละลายของธารน้ำแข็งที่ขั้วโลก).
ในด้านชีววิทยา ไฮโดรเจนเป็นธาตุสำคัญของชีวิต
(เพราะเป็นองค์ประกอบของโมเลกุลน้ำที่มีในสรรพชีวิต)
ลำพังตัวไฮโดรเจนแท้ๆไม่มีบทบาทพิเศษ แต่เมื่อมีการสร้างพันธะไฮโดรเจนขึ้น (hydrogen bonds) กับอะตอมของธาตุอื่นๆ
(เช่นออกซิเจน ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส) ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่สร้างชีวิต (ดูตอนที่ ๔
ใน พันธะไฮโดรเจน).
ไฮโดรเจนยังมีโครงสร้างอีกสองแบบ
(ธาตุเดียวกัน หากมีโครงสร้างหลายแบบ เรียกในภาษาวิทยาศาสตร์ว่า ไอโซโทป isotope. ไฮโดรเจนมีสามไอโซโทป
ไอโซโทปที่สองใช้ 2H เป็นสัญลักษณ์.
นิวเคลียสของไอโซโทปนี้ ประกอบด้วยนิวตรอนหนึ่งตัวที่ไอโซโทปที่หนึ่ง(H)ไม่มี. ไอโซโทปที่สาม มีนิวตรอนสองตัวในนิวเคลียส
ใช้สัญลักษณ์เป็น 3H. ไฮโดรเจนทั้งสามไฮโซโทป
มีอิเล็กตรอนตัวเดียวเหมือนกัน.
* ไฮโดรเจนเป็นธาตุ เป็นก๊าซที่เบาที่สุด
มีความหนาแน่นน้อยที่สุดในหมู่ก๊าซทั้งหมด
จึงเป็นภาพลักษณ์ของความเบามาตรฐาน (a standard of lightness). ไฮโดรเจน มีน้ำหนักเบากว่าอากาศ 14.5 เท่า
* ณอุณหภูมิห้องปกติ (โดยเฉลี่ย อยู่ที่ 23⁰C) [1] ไฮโดรเจนเป็นก๊าซ
ไม่มีพิษภัย, ไม่มีสารโลหะใดเจือปน, ไม่มีกลิ่น, ไม่มีรส, ไม่มีสี. และสำคัญมากคือติดไฟได้ จึงเป็นเชื้อเพลิง (จะลุกเป็นไฟได้เองณอุณหภูมิ 500-571⁰C) รวมทั้งเป็นสารระเบิด
(นึกถึงศักยภาพของระเบิดไฮโดรเจน
หรือ H-bomb).
* ไฮโดรเจน มีจุดหลอมเหลว (melting point) ที่ -259.2⁰C
มีจุดเดือด
(boiling point)ที่ -252.76⁰C. ในระหว่างสองอุณหภูมินี้
ไฮโดรเจนเป็นสารเหลวที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น. (ref. http://www.rsc.org/periodic-table/element/1/hydrogen )
* เมื่ออยู่ในความกดอากาศสูง
ผลึกไฮโดรเจนแข็งมีรูปลักษณ์เหมือนผลึกหิมะ.
* ไฮโดรเจนไม่ละลายในน้ำ
แต่เราอาจสกัดไฮโดรเจนจากน้ำได้ในห้องแล็บ (ด้วยกระบวนการของ water
displacement method).
* ไฮโดรเจนสลายตัวได้ง่ายในหมู่โลหะ
เพราะไฮโดรเจนแทรกกระจายผ่านความหนาของโลหะได้.
ปัจจุบันมีการทำ น้ำเสริมไฮโดรเจน (hydrogen
water) ที่มีสมบัติต้านอนุมูลอิสระ
ที่เชื่อว่าช่วยชะลอการแก่ตัว กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันให้แข็งแรง
ปกป้องร่างกายจากโรคได้หลายชนิด. การแพทย์ได้พิสูจน์ให้เห็นว่า
หากร่างกายคายน้ำไม่ถูกต้อง เท่ากับไปลดระบบคุ้มกันของร่างกาย.
การดื่มน้ำไฮโดรเจนจึงอาจเป็นตัวช่วยสร้างสมดุลธรรมชาติภายในร่างกาย. น้ำไฮโดรเจน
ทำได้ด้วยการเพิ่มโมเลกุลไฮโดรเจนแก่น้ำดื่ม ด้วยพลังงานไฟฟ้าที่ปราดเปรียวหรือ active.
การแพทย์ญี่ปุ่นได้ทดสอบและสรุปว่า
น้ำไฮโดรเจนเป็นยา ที่ช่วยรักษาโรคเบาหวาน(diabetes)
โรคตับอักเสบ(hepatitis) โรคผิวหนังอักเสบ(dermatitis) และบาดแผลพุพองต่างๆ.
ญี่ปุ่นยังใช้น้ำไฮโดรเจนเป็นยาช่วยลดอาการซึมเศร้า(antidepressant), ในกระบวนการล้างพิษเช่นจากเครื่องดื่มมึนเมาหรือยาเสพติดเป็นต้น.
มีรายงานว่า กระปุกพกพาที่ทำน้ำไฮโดรเจนที่ขายกันทั่วไปในท้องตลาดเช่นในสหรัฐฯ ในไทยก็มีขายแล้ว รวมทั้งการผลิตยาเม็ดไฮโดรเจนที่ใส่ลงในน้ำดื่มเลยนั้น อาจไม่ได้มาตรฐาน
และกลายเป็นน้ำที่สร้างปัญหาสุขภาพได้ เพราะไฮโดรเจนในปริมาณที่ไม่พอเหมาะ
สร้างสารคลอรีนและก๊าซโอโซนในน้ำ จึงจำเป็นต้องพิจารณาเรื่องนี้ด้วย.
ไม่ว่าจะได้น้ำไฮโดรเจนมาอย่างไร น้ำนั้นต้องใสโปร่งแสง ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น
ไม่มีรส. (ธุรกิจการค้ามีมุมมืดปนอยู่ด้วยเสมอ).
การรู้สมบัติไฮโดรเจน
ทำให้นักวิทยาศาสตร์นำไฮโดรเจนไปใช้เพื่อประโยชน์อื่นๆอีกมากในวงการอุตสาหกรรมเคมี (เช่นใช้ทำ ammonia, cyclohexane, methanol หรือ margarine, หรือในอุตสาหกรรมทำแก้ว, ในการผลิต silicon chips) ในยุทธศาสตร์อาวุธนิวเคลียเป็นต้น.
ดูตารางสมบัติของไฮโดรเจนเพิ่มเติมได้เช่นที่เว็บนี้ http://www.elementalmatter.info/hydrogen-properties.htm
ในแผนภูมินี้ บริเวณสีฟ้าๆ คือพื้นที่สถิตของอิเล็กตรอน สีฟ้ายิ่งเข้ม
บ่งบอกให้รู้ว่าตรงนั้นแหละมีอิเล็กตรอนอยู่. มองดูเหมือนมีกลุ่มอิเล็กตรอน
จริงๆ มีอิเล็กตรอนตัวเดียว แต่มันเคลื่อนตัวหมุนไปมารอบนิวเคลียสตลอดเวลาด้วยความเร็วสูง,
ใจกลางหรือนิวเคลียสที่เห็นเป็นวงสีแดงๆ ก็เคลื่อนไหวเต็มพิกัด
ภาพถ่ายจึงเห็นพื้นที่เคลื่อนไหว
มิใช่ตรึงอยู่กับที่เหมือนในตัวอย่างแผนภูมิมิติเดียวที่เห็นข้างบน.
บทบาทสำคัญที่สุด และโดดเด่นที่สุดของไฮโดรเจน
คือเมื่อไฮโดรเจนไปรวมกับออกซิเจน และสร้างน้ำหล่อเลี้ยงสรรพชีวิต.
ติดตามตอนสำคัญตอนที่ ๔ เรื่อง โมเลกุลน้ำ โมเลกุลชีวิต.
๑๘ สิงหาคม
๒๕๖๒
* * * * *
ติดตามสารคดีเกี่ยวกับไฮโดรเจน พลังงานในอนาคต ได้ในลิงค์ต่อไปนี้ (ภาษาฝรั่งเศส)
L’hydrogène, énergie du futur? Enquête en Centre-Val de Loire. France 3
Centre-Val de Loire, 16 février 2019. (13:11) ศูนย์วิจัยแห่งชาติ CNRS ของฝรั่งเศส
ประกาศพร้อมสำหรับการเปลี่ยนใช้รถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วยพลังไฮโดรเจน.
Ça cabure à
l’hydrogène – Future – ARTE ออกรายการเมื่อวันที่ 25 ตุลาคม 2014. (13:49)
รถไฟที่ขับเคลื่อนด้วยไฮโดรเจนขบวนแรก ในเยอรมนี. รายงานข่าวเมื่อ 31
พฤษภาคม 2019.
[1] องค์การอนามัยโลก(WHO) แนะนำอุณหภูมิห้องปกติที่
18⁰C สำหรับผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดีและสวมเสื้อผ้าที่เหมาะสม.
ที่อุณหภูมิ 16⁰C สำหรับผู้ที่มีปัญหาระบบทางเดินหายใจหรือผู้เป็นโรคภูมิแพ้.
และที่อุณหภูมิอย่างน้อย 20⁰C สำหรับคนป่วย
คนพิการ คนสูงวัยมากและเด็กเล็ก. ในห้องศัลยกรรม
อุณหภูมิห้องอยู่ไม่เกิน 19 ⁰C
เป็นอีกทางหนึ่งที่ช่วยป้องกันการกระจายของเชื้อโรคในห้องนั้น.
No comments:
Post a Comment