હાઈડ્રોજન (H) - રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ અને ગુણધર્મો

રાસાયણિક ગુણધર્મોની ઝાંખી

પ્રતિક્રિયાશીલતા શ્રેણીમાં સ્થાન

• હાઈડ્રોજન એક અનોખું સ્થાન ધરાવે છે. જ્યારે તેને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ શ્રેણીમાં તાંબાની ઉપર મૂકવામાં આવે છે (H⁺/H₂ નો પ્રમાણભૂત ઇલેક્ટ્રોડ પોટેન્શિયલ 0.00 V છે), જે એસિડમાંથી ઓછી પ્રતિક્રિયાશીલ ધાતુઓને વિસ્થાપિત કરવાની તેની ક્ષમતા દર્શાવે છે, તે સામાન્ય ધાતુની પ્રતિક્રિયાશીલતા શ્રેણીમાં ચોક્કસ રીતે બંધ બેસતું નથી.
• વિદ્યુતધન સ્વભાવ: એક ઇલેક્ટ્રોન ગુમાવીને H⁺ (પ્રોટોન) બનાવી શકે છે, જે ધાતુઓની લાક્ષણિકતા છે.
• વિદ્યુતઋણ સ્વભાવ: એક ઇલેક્ટ્રોન મેળવીને H⁻ (હાઈડ્રાઈડ આયન) બનાવી શકે છે, જે અધાતુઓની લાક્ષણિકતા છે (દા.ત., NaH જેવા આયનીય હાઈડ્રાઈડમાં).

વિદ્યુતઋણતા

• પોલિંગ વિદ્યુતઋણતા: 2.20. આ મધ્યવર્તી મૂલ્ય તેને આયનીય (અત્યંત વિદ્યુતધન ધાતુઓ સાથે) અને સહસંયોજક બંધ (અધાતુઓ સાથે) બંને બનાવવાની મંજૂરી આપે છે.

સામાન્ય પ્રતિક્રિયાશીલતા

• દ્વિપરમાણ્વિક સ્વભાવ: H₂ વાયુ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જેમાં ખૂબ જ મજબૂત H-H સિંગલ સહસંયોજક બંધ હોય છે (બંધ વિયોજન એન્થાલ્પી = 435.88 kJ/mol).
• ઓરડાના તાપમાને નિષ્ક્રિયતા: ઉચ્ચ બંધ વિયોજન એન્થાલ્પીને કારણે, H₂ ઓરડાના તાપમાને પ્રમાણમાં નિષ્ક્રિય હોય છે.
• ઊંચા તાપમાને/ઉત્પ્રેરકોની હાજરીમાં પ્રતિક્રિયાશીલતા: ઊંચા તાપમાને અથવા યોગ્ય ઉત્પ્રેરકો (દા.ત., Pt, Pd, Ni) ની હાજરીમાં અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ બને છે.
• રિડ્યુસિંગ એજન્ટ (રિડક્શનકર્તા): ખાસ કરીને ઊંચા તાપમાને, ધાતુના ઓક્સાઇડ અને કાર્બનિક સંયોજનોનું રિડક્શન કરીને શક્તિશાળી રિડ્યુસિંગ એજન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે.

હવા અને ઓક્સિજન સાથેની ક્રિયા

હાઈડ્રોજન હવા અથવા શુદ્ધ ઓક્સિજનમાં જોરશોરથી સળગે છે.

હવા/ઓક્સિજનમાં દહન

• શરતો: જ્યારે સળગતી દીવાસળી દાખલ કરવામાં આવે અથવા ઇલેક્ટ્રિક સ્પાર્ક આપવામાં આવે ત્યારે આછા વાદળી જ્યોત સાથે સળગે છે.
• પ્રતિક્રિયા: પાણી બનાવે છે. પ્રતિક્રિયા અત્યંત ઉષ્માક્ષેપક છે. $2\text\{H\}_2\text\{(g)\} + \text\{O\}_2\text\{(g)\} \xrightarrow\{\text\{Spark/Heat\}\} 2\text\{H\}_2\text\{O\}\text\{(l)\} + \text\{Energy\}$
• વિસ્ફોટક મિશ્રણ: હાઈડ્રોજન અને ઓક્સિજન (અથવા હવા) નું ચોક્કસ પ્રમાણમાં (દા.ત., કદ દ્વારા 2:1 H₂:O₂) મિશ્રણ અત્યંત વિસ્ફોટક હોય છે.

પાણી અને વરાળ સાથેની ક્રિયા

હાઈડ્રોજન વાયુ (H₂) સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં પાણી અથવા વરાળ સાથે રાસાયણિક રીતે પ્રતિક્રિયા કરતો નથી. તે પાણીમાં ઓછો દ્રાવ્ય છે.

• પ્રશ્ન અસ્પષ્ટપણે એવી પ્રતિક્રિયાઓનો ઉલ્લેખ કરી શકે છે જ્યાં પાણી/વરાળમાંથી હાઈડ્રોજન બને છે, જે તૈયારીની સામાન્ય પદ્ધતિઓ છે, પરંતુ હાઈડ્રોજનની પાણી સાથેની સીધી પ્રતિક્રિયા તરીકે, કોઈ નોંધપાત્ર રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા થતી નથી.

એસિડ અને બેઝ સાથેની ક્રિયા

હાઈડ્રોજન વાયુ (H₂) સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં મંદ અથવા સાંદ્ર એસિડ અને બેઝ સાથે સામાન્ય રીતે અપ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે.

• હાઈડ્રોજન પોતે એસિડ અને બેઝ પ્રત્યે મોટે ભાગે અપ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે કારણ કે તે સામાન્ય એસિડ-બેઝ રીતે સીધી પ્રતિક્રિયા કરવા માટે એસિડિક અથવા બેઝિક કાર્યાત્મક જૂથો ધરાવતો નથી.
• “પાણી અને વરાળ સાથેની ક્રિયા” વિભાગની જેમ, જો પ્રશ્ન અસ્પષ્ટપણે એવી પ્રતિક્રિયાઓનો ઉલ્લેખ કરે છે જ્યાં ધાતુઓ પર એસિડ/બેઝની ક્રિયા દ્વારા હાઈડ્રોજન ઉત્પન્ન થાય છે, તો તે ધાતુઓની એસિડ/બેઝ સાથેની જુદી જુદી પ્રતિક્રિયાઓ છે, જે હાઈડ્રોજન આપે છે.

મુખ્ય પ્રયોગશાળા પરીક્ષણ/ઓળખ પ્રતિક્રિયાઓ

હાઈડ્રોજન વાયુને સામાન્ય રીતે તેના લાક્ષણિક દહન ગુણધર્મ દ્વારા ઓળખવામાં આવે છે.

”પોપ” અવાજ પરીક્ષણ

• પ્રક્રિયા: વાયુ ધરાવતી કસનળીમાં સળગતી દીવાસળી દાખલ કરવામાં આવે છે.
• અવલોકન: જો વાયુ હાઈડ્રોજન હોય, તો સળગતી દીવાસળી તીવ્ર, લાક્ષણિક “પોપ” અવાજ સાથે બુઝાઈ જાય છે. આ “પોપ” કસનળીની અંદરના અવશેષ ઓક્સિજન સાથે હાઈડ્રોજનના ઝડપી અને સ્થાનિક દહનને કારણે થાય છે.
• પ્રતિક્રિયા: $2\text\{H\}_2\text\{(g)\} + \text\{O\}_2\text\{(g)\} \xrightarrow\{\text\{Heat\}\} 2\text\{H\}_2\text\{O\}\text\{(l)\}$