Hidrojenin özellikleri, Dünya üzerindeki doğal haliyle, son derece yanıcı olan renksiz, kokusuz bir gaz olduğunu içerir. Doğada var olduğu bilinen en hafif element, yıldızlardaki, gezegenlerdeki ve diğer yıldız nesnelerindeki evrendeki tüm kütlenin ortalama% 75'ini alıyor. Hidrojen ayrıca, canlıların ağırlıkça% 14'ünü oluşturduğu yeryüzündeki tüm yaşam için çok önemlidir, çünkü canlı yapıları ve çoğu organik molekülü temel alan molekülleri oluşturmak için su ve karbon oluşturmak üzere kolayca oksijenle bağlar oluşturur. inşa edildi.
En bol miktarda bulunan hidrojen, atom çekirdeğinde sadece bir proton ve çekirdeğin etrafında yörüngede bir elektron bulunduğu protium olmasına rağmen, diğer iki hidrojen izotopu da mevcuttur. Protium tüm doğal hidrojenin% 99.985'ini oluşturuyor ve döteryum atom çekirdeğinde hem proton hem de nötron bulunan yaklaşık% 0.015 oranında bir değer oluşturuyor, bu da protiumun iki katı bir kütle veriyor. Trityum, doğada aşırı derecede nadir görülen, ancak yapay olarak üretilebilen üçüncü bir hidrojen şeklidir. Kararsızdır ve yarı ömrü 12,32 yıl olan radyoaktif bozulma gösterir. Bir atom protonu için atom çekirdeğinde iki nötronu vardır ve verimi arttırmak için ve ayrıca nükleer fisyon enerjisi üretiminde ve nükleer füzyon araştırmalarında hidrojen bombalı silahlarda üretilen ve kullanılan önemli bir bileşiktir.
Hidrojenin kimyasal özellikleri, yörüngede sadece bir elektronla, birçok başka element ile bağ oluşturan yüksek oranda reaktif bir element olmasına yol açar. Atmosferdeki doğal haliyle, H2'yi oluşturmak üzere oksijenin yaptığı gibi başka bir hidrojen atomuna bağlanır. H2 molekülleri, çekirdeklerinin spinine bağlı olarak, H2'nin molekülleriyle aynı anda benzersiz olabilirler; burada hem çekirdekler aynı yönde, ortohidrojen olarak adlandırılır, hem de parahidrojen olarak bilinen karşıt spinleri olanlardır. Ortohidrojen, normal atmosferik basınçta ve gaz halindeki sıcaklıkta H2'nin en yaygın şeklidir, ancak roket yakıtı gibi sıvı hallerine soğutulduğunda ortohidrojen parahidrojene dönüşür.
Hidrojenin fiziksel özellikleri ve karada ve yeryüzündeki okyanuslarda yaygın olarak bulunması, onu neredeyse sınırsız bir yakıt arzı olarak önemli bir araştırma alanı haline getirmektedir. Fosil bazlı yakıtların ve benzin, doğal gaz ve etanol gibi alkollerin tüm formları, hidrojen, karbon ve bazen oksijenin birbirine bağlandığı hidrokarbon zincirlerinden oluşur. Saf hidrojeni temiz yanan, bol miktarda bir yakıt kaynağının kendisi olarak ayırmak kolayca yapılır, ancak hidrojeni kimyasal bağlardan arındırmak ve daha sonra depolamak için soğutmak için gereken kuvvet çoğu zaman saf hidrojenin üretebildiğinden daha fazla enerji alır. Bu nedenle hidrojenin özellikleri, en yaygın kullanımının, diğer elementlerle kimyasal bağlarda bulunduğu yerdir.
Füzyon enerjisi üretimi üzerine yapılan araştırmalar ayrıca hidrojen bileşikleri olan döteryum ve trityumun kimyasal özelliklerine dayanır. Tüm yıldızlar tarafından kullanılan hidrojenin özellikleri, helyum ve enerjiyi ışık ve ısı şeklinde serbest bırakmak için yoğun basınç altında hidrojen atomlarını birbirine kaynatır. ABD, Avrupa ve Japonya'daki güçlü manyetik alanlar, ataletsel sınırlayıcı lazerler veya elektriksel bakliyat kullanan araştırma tesislerinde de benzer baskılar üretiliyor.
Hidrojen atomlarının birleşmesi gerçekleştiğinde, işlemden fazla enerjinin% 20'sini taşıyan bir helyum atomu yaratılır ve enerjinin% 80'i serbest bir nötron tarafından taşınır. Bu nötron enerjisi veya ısı daha sonra buhar oluşturmak için bir sıvı tarafından emilir ve elektrik üretmek için bir türbini güçlendirir. Bununla birlikte, işlem halen 2011 yılı itibariyle deneysel olmaya devam etmektedir. Bunun nedeni, hidrojen atomlarını sürekli olarak birbirine kaynatmak ve 212.000.000 ° Fahrenheit'e (100.000.000 ° Celsius) ulaşan füzyonda üretilen sıcaklıklara dayanabilecek makineler yapmak için yapılması gereken muazzam baskılardan kaynaklanmaktadır. ).
