Khí Hydrogen là gì? Tính chất, vai trò và công dụng của Hidro

Khí Hydro là gì? Hydrogen có cấu tạo là gì? Tính chất hóa học của Hydro ra sao? Chất khí này có ảnh hưởng tới sức khỏe con người không? Hidro từ lâu đã là loại khí phổ biến trên Trái Đất và được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực để phục vụ cho con người.

Tuy nhiên hiện nay vẫn nhiều người chưa biết tới ứng dụng phổ biến của chất khí này. Vậy sau đây Khôi Nguyên Effect sẽ tổng hợp thông tin và gửi tới các bạn về loại khí Hydrogen này.

Cùng theo dõi nhé!

Khí Hydro (Hydrogen) là gì?

Khí Hydro hay Hydrogen là chất khí có tên tiếng latinh là hydrogenium. Đây là một nguyên tố hóa học nằm trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố có nguyên tử khối bằng 1 (1đvC). Trước đây nó còn có tên gọi là khinh khí vì nó là nguyên tố tồn tại thể khí và nhẹ nhất. Hydro là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, tạo nên khoảng 75% tổng khối lượng vũ trụ và tới trên 90% tổng số nguyên tử

Vì hydro là nguyên tố tồn tại tự nhiên tương đối hiếm trên Trái Đất do khí H2 nhẹ nên trường hấp dẫn của Trái Đất không đủ mạnh để giữ chúng thoát ra ngoài không gian, do đó hyđro tồn tại chủ yếu dưới dạng hydro nguyên tử trong những tầng cao của khí quyển. Hydro là chất khí công nghiệp phổ biến không màu, không mùi, khí cháy nổ thường dùng ở dạng khí lỏng.

Hydro được Henry Cavendish phát hiện lần đầu tiên như một chất riêng biệt vào năm 1766. Cavendish tình cờ tìm ra chất khí này khi thực hiện các thí nghiệm của mình với thủy ngân và các axit.

Mặc dù lúc đó ông đã sai lầm khi cho rằng hydro là 1 hợp chất của thủy ngân. Nhưng Henry Cavendish đã có thể miêu tả chính xác rất nhiều thuộc tính của hydro. Antoine Lavoisier là người đã đặt tên cho nguyên tố này và chứng tỏ được rằng từ hydro và oxy sẽ tạo ra nước.

Khí Hydrogen có cấu tạo thế nào?

Khí Hydrogen có cấu tạo hóa học là H2. Ở điều kiện bình thường các nguyên tử hidro kết hợp với nhau tạo thành phân tử khí hidro với hai nguyên tử H2.

Khí hidro (hydrogen) là một chất khí lưỡng nguyên tử không màu, không mùi, không vị và là một phi kim ở điều kiện tiêu chuẩn.

Khí Hydro nhẹ hơn không khí?

Khối lượng phân tử trung bình của không khí là 29, trong khi phân tử khối của khí hidro (hydrogen) chỉ là 2. Do đó, khí này nhẹ hơn không khí 14,5 lần.

Chính vì vậy, một trong những ứng dụng đầu tiên của nó là dùng trong khinh khí cầu.

Trạng thái tự nhiên của khí hydro

Hydro là một trong những nguyên tố tồn tại phổ biến:

• Hydro tự nhiên chứa đồng vị 1H (proti) với tạp chất là đồng vị bền 2H (đơteri D, nhiều) và một loại đồng vị phóng xạ 3H (triti T, vết).
• Hydro là nguyên tố phổ biến nhất của vũ trụ. Nguồn gốc chủ yếu của nó là nước, bao gồm hai phần H và một phần O (H2O).

Các nguồn khác bao gồm các chất hữu cơ chiếm phần lớn, than, nhiên liệu hóa thạch và các khí tự nhiên. Metan (CH4) là một nguồn khá quan trọng của chất hydro.

Tính chất của khí Hydrogen

Sau đây là các tính chất của hydro:

Tính chất vật lý của khí hydro

Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn thì hydro là một khí lưỡng nguyên tử có công thức phân tử là H2 do 2 nguyên tử hidro kết hợp.

• Là khí không màu, không mùi, khó hóa lỏng, chất khí cháy, có nhiệt độ sôi là 20,27 K (-252,87 °C) và nhiệt độ nóng chảy của hidro 14,02 K (-259,14 °C).
• Khí này tan rất ít trong nước, tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.

Tính chất hóa học Hydrogen

Hidro là nguyên tố phi kim có số hiệu nguyên tử là 1 và nguyên tử khối của hidro cũng bằng 1.

Cấu hình electron thuộc chu kì 1, nhóm IA, có thể phản ứng với hầu hết các nguyên tố hóa học khác nhau. Nó là chất khử mạnh ở nhiệt độ cao.

• Ở điều kiện thường: Ở điều kiện thường, các nguyên tử hydro kết hợp với nhau tạo thành những phân tử gồm hai nguyên tử H2. (Ở những nhiệt độ cao, quá trình ngược lại xảy ra)
• Ở điều kiện tiêu chuẩn: Ở điều kiện tiêu chuẩn, hydro là một chất khí lưỡng nguyên tử không màu, không mùi, không vị và là một phi kim.

Hydro tác dụng với Đồng Oxit (CuO)

Chúng ta hãy thử làm một thí nghiệm là cho một luồng khí hidro tinh khiết đi qua bột Oxit của Cu (CuO), sau đó chúng ta sẽ đốt đến nhiệt độ trên 400 độ C, ta có nhận xét sau:

• Ở nhiệt độ thường không có phản ứng hóa học xảy ra
• Đốt nóng tới khoảng 400 độ C, CuO màu đen chuyển sang màu đỏ gạch của Cu.
• Phương trình phản ứng: H2 (k) + CuO(r) → H2O(h) + Cu(r)
• Tính chất rút ra: Khí hydro đã chiếm lấy nguyên tốt Oxi trong hợp chất oxit của Cu, CuO. Do đó ta nói Hydro có tính chất khử.

Hydro tác dụng với Oxi

Chúng ta hãy thử làm một thí nghiệm nhỏ là sẽ đưa ngọn lửa chỉ có chứa khí H2 vào trong lọ thủy tinh đựng khí Oxi và quan sát kết quả thu được như sau:

• Hydro tiếp xúc với Oxi ở nhiệt độ cao tiếp tục cháy mạnh hơn và trên thành lọ thủy tinh những giọt nước nhỏ li ti. Nếu đốt hydro trong không khí cũng mang lại những giọt nước tương tự.
• Phương trình hóa học: 2H2 + O2 → 2H2O

Nhận xét:

• Hydro tác dụng với Oxi ở nhiệt độ cao.
• Hỗn hợp khí Oxi và khí hydro là một hỗn hợp nổ.
• Theo chứng minh, hỗn hợp này sẽ gây nổ lớn nhất nếu trộn nhau ở tỉ lệ là 2:1

Khí Hydro có nguy hiểm không?

Khí Hydro (H) là loại khí nguy hiểm vì cực kì dễ cháy nổ. Chỉ cần một tia lửa nhỏ, cũng khiến hydro phát nổ và lan tỏa mức nhiệt rất mạnh.

Bởi vì cấu trúc phân tử khí hydro rất bé thẩm thấu cực nhanh và dễ dàng qua màng bóng bay. Nên chỉ cần gặp không khí nóng, cầm bóng khi đi ngoài trời nắng hay tiếp xúc ánh đèn là có thể đủ điều kiện kích thích trái bóng nổ tung.

Mặc dù giá bán khí Hydro rẻ hơn so với khí Heli nhưng khi bơm vào bóng bay lại dễ gây cháy nổ nguy hiểm.

• Hydro là một chất khí cực kỳ bắt cháy, nó phản ứng cực mạnh với Clo và Flo, tạo ra axit hidro folic có thể gây ảnh hưởng cho phổi và các bộ phận khác của cơ thể con người.
• Khí Hydro khi trộn với khí Oxy cũng sẽ gây ra nổ và bắt lửa. Hay khi có dòng điện đi qua thì Hydro cũng có thể phát nổ.

Tuy nhiên nó là khí không màu, không vị và khí hydro không độc nên bạn có thể yên tâm sử dụng, chỉ cần cẩn thận với các sự cố khi nó tiếp xúc với các chất khác.

Khí Hydrogen có lợi ích gì?

Năm 2007, lợi ích điều trị tiềm năng của H2 đã được nghiên cứu bởi giáo sư Ohsawa, và giáo sư Ohta. Nghiên cứu phát hiện ra rằng H 2 có đặc tính chống oxy hóa chọn lọc bảo vệ cơ thể khỏi gốc tự do. Và trung hòa các gốc hydroxyl (OH) và peroxynitrite (ONOO-).

Báo cáo đã thu hút sự chú ý trên toàn thế giới và thúc đẩy H 2 trở thành tiêu điểm của nghiên cứu khí y tế trị liệu. Nhiều nghiên cứu sử dụng các thí nghiệm tế bào, động vật và lâm sàng trong nhiều lĩnh vực y sinh khác nhau đã khám phá tác dụng điều trị và phòng ngừa của H 2.

Khí Hydro phản ứng với các chất oxy hóa mạnh giúp bảo vệ cơ thể. Nó trung hòa các chất chống oxy hóa trong cơ thể người. Nhiều công bố về lợi ích sinh học và y học của thấy cho thấy Hydro làm giảm stress oxy hóa không chỉ bằng các phản ứng trực tiếp với chất oxy hóa mạnh giúp đẩy lui gốc tư do. ( Gốc tự do là nguyên nhân gây ra hơn 200 loại bệnh nan y).

Các phương pháp sử dụng Hydrogen tốt cho sức khỏe

Việc đưa khí Hydrogen vào cơ thể tốt cho sức khỏe là giải pháp đã được nghiên cứu từ lâu. Các nhà khoa học đã tìm ra các cách đưa khí Hydro vào cơ thể như:

Uống nước có chứa Hydro

Nước có chứa Hydro gọi là nước ion kiềm giàu Hydro, được tạo ra từ máy lọc nước ion kiềm. Máy sử dụng cơ chế điện phân nước tạo ra nước có tính kiềm cao và hydro hoạt tính hòa lẫn trong nước. Đây là phương pháp phổ biến nhất được sử dụng nhiều nhất.

Nước ion kiềm sẽ bổ sung tính kiềm giúp trung hòa axit dư thừa trong cơ thể. Và cung cấp hydro hòa tan trong nước giúp chống lại quá trình lão hóa.

• Nước Hydro trên thị trường phổ biến nhất được tạo ra từ máy lọc nước ion kiềm hoặc nước Hydro đóng chai. Uống trực tiếp nước Hydro từ máy ion kiềm tạo ra sẽ đảm bảo hàm lượng Hydro ổn định thường 1 lít nước ion kiềm sẽ chứa 1500ppb Hydro (mg/lít).
• Tuy nhiên nước Hydro đóng chai thì sẽ không đảm bảo được hàm lượng Hydro ổn định, do Hydro có thể bị bay hơi trong quá trình sản xuất đóng chai.

Hít khí Hydro

Phương pháp hít khí Hydro là phương pháp thường được sử dụng trong y học. Có thể hít khí hydro thông qua máy tạo khí hydro hoặc dùng thiết bị hít và lấy nước ion kiềm Hydro rồi hít khí bay hơi từ nước Hydro. Hít khí Hydro sẽ giúp chống lại lão hóa và là một phương pháp bổ trợ cho người uống nước ion kiềm Hydro.

Hít khí Hydro là cách dễ nhất giúp đưa hydro vào cơ thể. Đi đến các bộ phận một cách nhanh nhất để loại bỏ các gốc tự do, oxy hoạt tính xấu trong cơ thể. Giúp bảo vệ tế bào trong cơ thể.

Khí Hydro có duy trì sự cháy không?

Khi đề cập đến vấn đề này, chúng tôi xin lý giải như sau:

• Hidro là chất hóa học mà nguyên tử chỉ có một electron. Do đó, nó có thể kết hợp nhanh chóng với các nguyên tử tố khác để tạo thành hợp chất hoàn toàn mới. Như chúng ta phân tích ở trên, Hidro thường tồn tại ở dạng khí ở trong tự nhiên, được liên kết bởi H-H khá là yếu.
• Nhờ vào sự liên kết yếu của mình, Hidro có thể bị oxy hóa nhanh chóng nếu bắt gặp nguyên tố oxi. Do đó, Hidro rất dễ dàng bốc cháy.
• Quá trình cháy của Hidro với oxy để tạo thành hợp chất mới – Nước (H2O) và sinh ra nguồn năng lượng nhiệt vô cùng lớn. Đó chính là lý do để con người sử dụng vào làm nguyên liệu cho con tàu vũ trụ có thể phóng thành công ra bên ngoài không gian của Trái Đất.

Khí Hidro có duy trì sự cháy trong điều kiện có oxy. Sự cháy đó được diễn ra một khoảng thời gian nhất định. Khi bắt đầu cháy, Hidro sẽ phát ra tiếng nổ to, lửa sẽ có màu xanh nhạt và sinh ra hơi nước.

Cách sản xuất khí hydro

Hydro được sinh từ nước và năng lượng mặt trời, vì vậy khí hydro thu được có tên gọi hydro nhờ năng lượng mặt trời (solar hydrogen). Nước và ánh nắng mặt trời là 2 thứ vô tận trên hành tinh.

Năng lượng mặt trời là nguồn tự nhiên được thiên nhiên cung cấp vĩnh hằng, khoảng 3×1024 J/ngày hay khoảng 104 lần năng lượng mà toàn thế giới đã tiêu thụ hằng năm.

Vì vậy, hydro sinh ra từ năng lượng mặt trời là nguồn nhiên liệu vô tận, con người vô tư sử dụng chất khí này từ thế kỷ này qua thế kỷ. Luôn đảm đảm năng lượng an toàn cho loài người mà không lắng bị cạn kiệt.

Nhờ đó mà không xuất hiện khủng hoảng năng lượng và bảo đảm sự độc lập cho mỗi quốc gia về năng lượng.

Để thu được khí hydro nhờ năng lượng mặt trời thì hiện nay có hai phương pháp sản xuất chính sau đây:

• Phương pháp điện phân nước (tên tiếng anh là water electrolysis) nhờ vào năng lượng điện mặt trời thông qua các tấm pin mặt trời (tên tiếng anh là solar cell).
• Và phương pháp quang điện hóa phân rã nước (tên tiếng anh là photoelectrochemical water splitting) nhờ vào mức năng lượng bức xạ của ánh sáng mặt trời với chất xúc tác quang.
• Ngoài ra khí hydro có thể điều chế bằng nhiều cách khác nhau: cho hơi nước đi qua than (cacbon) nóng đỏ. Phân hủy hydrocacbon bằng nhiệt độ, cho các bazơ mạnh vào trong dung dịch với nhôm hay khử từ axit loãng với kim loại (có khả năng đẩy hiđro từ axit).
• Việc sản xuất hiđrô thương mại thông thường là từ khí tự nhiên cũng được xử lý bằng hơi nước nóng.

Cả hai phương pháp kể trên đều chung phản ứng xảy ra như sau:

Các phương pháp điều chế khí Hydrogen phổ biến như sau:

• Trong phòng thí nghiệm, khí hiđro thường được điều chế bằng phản ứng của kim loại và axit: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
• Ở nhiệt độ cao (700 – 1.100°C), hơi nước tác dụng với khí mêtan để sinh ra mônôxít cacbon và hydro: CH4 + H2O → CO + 3 H2
• Sản xuất hidro bằng cách điện phân dung dịch có màng ngăn: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2
• Điện phân nước: 2H2O → 2H2 + O2
• Lượng hidro bổ sung có thể thu được từ CO thông qua phản ứng nước – khí sau: CO + H2O → CO2 + H2

Ứng dụng của khí Hydro trong thực tế

Trong thực tế thì khí Hydro được ứng dụng và nhiều lĩnh vực như:

• Khí hydro được sử dụng rất phổ biến trong những ngành công nghiệp, lọc hóa dầu, sản xuất chất Methanol, dầu ăn và margarine
• Người ta sử dụng khí hidro phổ biến trong phòng thí nghiệm để làm chất xúc tác hay là chất điều chế,…
• Hydro có nhiệt độ cháy cao nhất trong tất cả những loại nhiên liệu tự nhiên, vì vậy nó được dùng làm nhiên liệu cho các tàu vũ trụ.
• Hydro thay thế cho xăng dầu sử dụng trong những phương tiện giao thông, vận tải.
• Trong sản xuất điện năng khí H2 được dùng để sản xuất điện thay thế nhiên liệu hóa thạch, sản xuất pin nhiên liệu (fuel cell).
• Khí hydro được nghiên cứu để phát triển như là nguồn nhiên liệu sạch trong tương lai. Bởi vì trong phân tử H2 không chứa những nguyên tố hóa học khác nên sản phẩm cháy chỉ là nước (H2O).
• Khí H2 được sử dụng làm nhiên liệu vì Hydro là nguồn nhiên liệu được đánh giá an toàn vì không gây ra bất cứ sự cố môi trường nào ảnh hưởng đến con người.
• Hydro là chất khí nhẹ hơn không khí nên thường sử dụng trong bơm khí cầu, bóng bay hay các cổng hơi thay cho khí heli.

Chất lượng khí Hydrogen quan trọng thế nào?

Độ tinh khiết chính là yếu tố quan trọng đánh giá chất lượng của khí hidro (hydrogen). Nó đóng vai trò quyết định, ảnh hưởng đến hiệu quả cũng như sự an toàn trong sử dụng.

• Nó thể hiện mức độ lẫn các chất khác trong khí hidro. Độ tinh khiết càng cao, chứng tỏ tỉ lệ lẫn tạp chất càng thấp.
• Việc lẫn tạp chất sẽ dẫn đến giảm hiệu quả của các phản ứng xúc tác, quá trình cháy sinh nhiệt và thậm chí có thể gây tai nạn nếu lẫn các khí dễ gây cháy nổ.
• Tùy thuộc vào ứng dụng và mục đích sử dụng của người sử dụng có thể chọn độ tinh khiết phù hợp.
• Các loại bình khí hidro phổ biến trên thị trường thông thường ở mức: 99.99%, 99.995%, 99.999%. Với thiết bị tạo khí hidro NM H2 Plus và PG H2 Plus có thể cho độ tinh khiết lên đến 99.99996%, đáp ứng cho các ứng dụng trong phòng thí nghiệm.

Quy trình vận chuyển và bảo quản khí Hydro

Tùy vào nhu cầu sử dụng nhiều hay ít mà quý khách hàng có thể chọn loại bình chứa khí hiđro tương ứng để phục vụ phù hợp cho mục đích sử dụng của mình.

Những dạng chai chứa khí hidro thông dụng hiện nay gồm có bình khí dung tích 41L, 47L, 50L với áp suất nạp là 150 bar hoặc 200 bar.

Bạn đặt hàng sau đó sẽ được Khôi Nguyên Effect giao nhận khí vận chuyển bằng xe chở chuyên dụng đảm bảo an toàn.

• Khi bảo quản những bình chứa Khí hydrogen, bình khí hidro cần phải cho vào kho chứa chuyên dụng hoặc để ở những nơi râm mát.
• Nếu bắt buộc phải để các bình khí ngoài trời, cần phải có những phương tiện bảo vệ để che nắng, mưa. Tránh để những bình khí hydrogen này chịu ảnh hưởng môi trường như hấp thụ mức nhiệt cao làm tăng áp suất của bình và gây nổ.
• Kho chứa khí hydro phải được chọn ở những nơi có ít người qua lại, nơi thoáng mát, khô ráo.
• Các bình khí nên sắp xếp tránh va chạm, địa điểm kho tránh các chấn động mạnh. Và đặc biệt là nên cách xa các nguồn nhiệt.
• Khi bảo quản trong kho hay khi vận chuyển thì không để lẫn những bình khí hidro chung với dầu, mỡ hay các chất dễ cháy nổ khác.
• Bình để ở trong kho xếp đứng thì yêu cầu nền nhà khó phải bằng phẳng, chắc chắn. Nếu các bình khí hydro được xếp nằm thì giữa các lớp yêu cầu phải có tấm đệm êm để ngăn cách.
• Giữa các lô khí công nghiệp nhập về phải chừa lại lối đi lại để thuận tiện cho việc kiểm tra
• Tuyệt đối không được ăn ở sinh hoạt trong kho chứa khí
• Đèn chiếu sáng trong kho chứa bình khí H2 phải là loại đèn chuyên dụng để phòng, chống nổ.
• Thường xuyên kiểm tra độ xì hở của van bình khí hydrogen để xử lý kịp thời.

Địa chỉ cung cấp khí Hydro uy tín

Khôi Nguyên Effect hiện là một trong những địa chỉ cung cấp khí Hydrogen uy tín hàng đầu hiện nay. Chúng tôi có những mức độ tinh khiết phù hợp tùy thuộc vào ứng dụng và mục đích sử dụng của người sử dụng

Bạn có thể chọn độ tinh khiết phù hợp ở những mức độ sau: 3.5, 4.0, 4.5, 5.0

Bình khí Hydro – bình khí hidro (bình khí Hydrogen) loại chai chứa có dung tích 47 lít, 40 lít, 50 lít. Áp suất nạp 150 bar (áp suất thử thủy lực của vỏ bình 250 bar).

Khí Hydro (Khí Hydrogen) có độ tinh khiết: 99.99%, 99.995%, 99.999%.

Hãy liên hệ cho chúng tôi để được tư vấn và báo giá sớm nhất nhé!

Câu hỏi thường gặp

Sau đây là một vài câu hỏi thường gặp mà bạn đọc thắc mắc về chủ đề khí Hydrogen là gì như sau:

Nước Hydrogen là gì?

Nước hydrogen là nước có hòa tan khí hydrogen, không màu, không mùi và không vị. Giống như nước uống có gas bổ sung carbonat, nước giàu oxy chứa nhiều oxy hòa tan thì nước hydrogen có nhiều hydro. Đây là nguyên tử có trọng lượng nhỏ nhất trên hành tinh, được ứng dụng nhiều lĩnh vực trong đời sống và y tế.

Nước Hydrogen có những công dụng nào?

Nước Hydrogen có những công dụng như:

• Chống viêm nhiễm
• Ngăn chặn sự tác động của các tác nhân gây hại đến DNA và các thành phần tế bào quan trọng khác.
• Giảm mức cholesterol nên có thể giúp bạn cải thiện các vấn đề bệnh lý như: tiểu đường, gout, cao huyết áp, bệnh phổi,…

Tác dụng của nước ion kiềm giàu Hydro là gì?

Tác dụng của nước ion kiềm giàu Hydro là giúp đưa cơ thể về trạng thái cân bằng với tính kiềm nhẹ từ 7.3- 7.4, giúp trung hòa lượng axit dư thừa, hạn chế các tác nhân gây bệnh liên quan dạ dày, đường ruột, đại tràng. Loại bỏ gốc tự do, chống oxy mạnh nhờ hydro phân tử dồi dào

Công nghệ Hydrogen là gì?

Công nghệ Hydrogen là công nghệ tạo nước kiềm Hydrogen được sáng tạo bởi giáo sư, Tiến sĩ Jeon Hyoung – Tag. Cơ chế hoạt động của máy lọc nước công nghệ tạo Hydrogen là nhờ các khoáng gốm chia tách cụm phân tử nước tự nhiên, hoạt tính của các ions khoáng phân ly từ những hạt ceramic hình cầu.

Trên đây là thông tin về khí Hydrogen là gì mà Khôi Nguyên Effect đã tổng hợp và gửi tới các bạn. Hy vọng qua nội dung trên sẽ giúp bạn đọc có thông tin cần thiết

Nếu quan tâm tới các thông tin về khí tự nhiên, khí hóa học khác thì hãy theo dõi bài viết mới nhất của chúng tôi nhé!

Xem thêm dịch vụ:

• Hiệu ứng khói lạnh sân khấu
• Hiệu ứng cột khói CO2
• Hiệu ứng kim tuyến
• Hiệu ứng pháo sáng