Khí Hydro là gì? Chất khí Hydro được ứng dụng như thế nào vào đời sống nói chung và các ngành công nghiệp nói riêng? Những điều cần lưu ý khi sử dụng và bảo quản để đảm bảo an toàn lao động là gì? Bài viết sau đây sẽ giúp giải đáp thắc mắc của bạn.
1. Khí Hydro là gì?
Khí Hydro là gì? Hydro có tên tiếng anh là hydrogen, là một nguyên tố hóa học nằm trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố có nguyên tử khối bằng 1 (1đvC). Hydro là nguyên tố tồn tại thể khí và nhẹ nhất, với trọng lượng nguyên tử 1.00794 u.
Hydro là nguyên tố phổ biến nhất chiếm 75% tổng khối lượng vũ trụ. 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 hydro 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. Nhiệt độ sôi 20,27 K (-252,87 °C) và nhiệt độ nóng chảy 14,02 K (-259,14 °C).
Khí hydro là gì?
2. Tính chất của khí Hydro
2.1. Trạng thái tự nhiên của khí Hydro
Hydro là nguyên tố phổ biến thứ 3 trên bề mặt Trái Đất. 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.
2.2. Tính chất vật lí
- Hydro là chất khí không màu, không mùi, không vị, là chất khí nhẹ nhất trong không khí và
- rất ít tan trong nước, tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.
- 1 lít nước (ở 15 °C) hòa tan được 20ml khí H .
- Tỉ khối của Hydro đối với không khí: d = 2/29
- Hidro do 2 nguyên tử H kết hợp tạo thành ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn
2.3. Tính chất hóa học
Hydro là phi kim có tính khử. Ở những nhiệt độ thích hợp, nó kết hợp được với oxi, oxit kim loại. Đó là những phản ứng hóa học của hydro khá đặc trưng. Các phản ứng này là phản ứng tỏa nhiệt.
Cấu hình của khí H2 thuộc nhóm IA, cấu hình electron chu kỳ 1
3. Khí hydro có nguy hiểm không?
Hydro là một chất khí cực kỳ bắt cháy, nó phản ứng cực mạnh với Clo và Flo, tạo ra axit hydro folic có thể gây ảnh hưởng cho phổi và các bộ phận khác của cơ thể con người.
Oxygen là gì ? Vì sao không nên trộn Khí Hydro với khí Oxygen? Vì khi trộn khí hydro với khí oxy hay khi có dòng điện đi qua cũng sẽ gây ra nổ và bắt lửa. 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.
Ngoài ra, hydro lỏng là một hỗn hợp lạnh và có nguy cơ làm tê cóng liên quan đến chất lỏng rất lạnh. Khí Hydro hòa tan trong nhiều kim loại, và khi rò rỉ có thể có những ảnh hưởng xấu đến các kim loại như tính giòn làm rạn nứt và gây nổ.
Do tính chất nhẹ nên khí hydro thường được dùng để bơm bóng bay, cổng hơi,… Thay vào đó, có thể tận dụng khí heli vì sẽ an toàn hơn.
4. Cách điều chế, sản xuất khí Hydro
Để thu được khí hydro nhờ năng lượng mặt trời thì hiện nay có hai phương pháp sản xuất chính:
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).
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.
Cả hai phương pháp kể trên đều chung phản ứng xảy ra như sau:
H2O – H2 + 1/2O2
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 hydro từ axit).
Việc sản xuất hydro thương mại thông thường là từ khí tự nhiên cũng được xử lý bằng hơi nước nóng. 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 hydro bằng cách điện phân dung dịch có màng ngăn.
- 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2
Điện phân nước:
- 2H2O → 2H2 + O2
Lượng hydro bổ sung có thể thu được từ Carbon monoxit thông qua phản ứng nước-khí sau:
- CO + H2O → CO2 + H2
Trong phòng thí nghiệm, H2 thường được điều chế bằng phản ứng của kim loại và axit:
- Zn + 2HCL → ZnCL2 + H2
Xem thêm:
- Khí argon là khí gì? Đặc điểm của loại khí hiếm này là gì?
- Co2 là gì? Được ứng dụng như thế nào?
- Công thức phân tử của benzen là gì?
- Các bước điều chế axetilen?
- Thành phần chính của khí gas là gì?
5. Ứng dụng của khí Hydro
5.1 Sử dụng trong phòng thí nghiệm
Sử dụng trong phòng thí nghiệm làm chất xúc tác, chất điều chế,… Hydro Sunfua được sử dụng như một chất khử để tách các kim loại ra khỏi oxit trong phòng thí nghiệm.
5.2 Sử dụng trong công nghiệp
Dùng làm nguyên liệu cho động cơ: Khí Hydro cháy và sinh ra lượng nhiệt rất lớn. So với các nguyên liệu khác như: Xăng, dầu, khí hydro sinh ra lượng nhiệt lớn hơn gấp nhiều lần.
Chính vì thế, khí hydro được sử dụng làm nhiên liệu chính cho nhiều động cơ như: Động cơ xe ô tô, tên lửa, máy bay… Đây là nguồn nguyên liệu quý giá mà con người đang tìm kiếm để thay thế cho xăng, dầu.
Ngoài ra, khí hydro còn duy trì sự cháy, là loại khí rất nhẹ nên thường được sử dụng làm nguyên liệu để bơm vào quả khinh khí cầu, bóng thám hiểm.
Người tà còn sử dụng khí hydro để bơm vào quả bóng bay sử dụng trong các sự kiện, lễ hội quan trọng.
5.3 Dùng trong chăm sóc sức khỏe con người
Hydro được sử dụng rộng rãi trong mọi mặt của đời sống. Hydro là sản phẩm được tạo ra do quá trình điện phân thông qua ion hóa. Do đó, khí hydro có khả năng chống lại quá trình oxy hóa diễn ra mạnh mẽ trong cơ thể con người. Điều này được thực hiện nhờ vào cơ chế trung hòa hàng loạt gốc tự do bên trong khi mắc các bệnh mãn tính, nhất là quá trình lão hóa da.
Các nghiên cứu mới cho thấy lợi ích của việc hít khí hydro cũng có khả năng giúp cải thiện đáng kể các triệu chứng viêm mũi dị ứng. Khí hydro sẽ đi vào trong khoang mũi khi chúng ta hít vào và ngăn không cho các dịch nhờn, tác nhân gây ngứa bên trong khoang mũi được tiết ra và làm khô bên trong mũi.
Hydro có thể hòa tan vào trong nước và dầu. Do đó, nó có thể đi vào sâu bên trong các tế bào của cơ thể hết sức dễ dàng. Vì thế, các tế bào đang bị suy yếu bởi các tác nhân gây bệnh sẽ được nó trung hòa oxy hóa một cách triệt để. Từ đó, nó sẽ giúp con người đánh bại các mầm bệnh có khả năng gây ung thư.
Bên cạnh đó, Hydrogen hoạt tính đi vào cơ thể sẽ phá vỡ các phản ứng oxy hóa. Từ đó, giúp cho bạn có được làn da trắng, căng và mịn màng hơn, cải thiện và làm giảm quá trình lão hóa làn da của con người.
6. Cảnh báo khi sử dụng khí Hydro
Hydro là một chất khí dễ bốc cháy, khi mật độ chỉ còn 4%; tốc độ cháy của hydro là 3.500m/s, nhiệt độ 3.100oC. Hydro có phản ứng cực mạnh với clo và flo, tạo thành các axit hydrohalic, có thể gây tổn thương cho phổi và các bộ phận khác của cơ thể.
Hiện tại để bơm bóng bay sẽ có 2 loại: bóng hydro và bóng heli. Trong đó, khí hydro dễ gây cháy nổ như những gì đã phân tích phía trên. Còn Heli là khí trơ, an toàn, không gây cháy nổ. Chính vì vậy, để được an toàn, đặc biệt là trẻ em hãy sử dụng khí heli bơm bóng bay.
7. Mua khí Hydro ở đâu giá tốt?
Hiện nay có nhiều nơi phân phối và cung cấp Hydro ở dạng khí và dạng lỏng với dung tích đa dạng. Tùy vào nhu cầu sử dụng nhiều hay ít mà quý khách hàng có thể chọn loại bình chứa khí hydro tương ứng để phục vụ phù hợp cho mục đích sử dụng của mình.
Những dạng chai chứa thông dụng hiện nay gồm có 10L, 41L, 47L, 50L với áp suất nạp là 150 bar hoặc 200 bar. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng để chọn độ tinh khiết phù hợp. Hiện nay, độ tinh khiết của hydro có những mức độ sau: 3.5, 4.0, 4.5, 5.0.
Nếu có nhu cầu, đừng ngần ngại liên hệ Song Mã Việt để được tư vấn thêm về chất lượng và nhận báo giá cạnh tranh theo số lượng, đi cùng hình thức giao hàng nhanh chóng.
Trên đây là những thông tin cơ bản về khí Hydro là gì và những tác động tích cực của loại nguyên tố này đối với sức khỏe con người. Hy vọng bài viết giúp ích được cho bạn trong quá trình ứng dụng vào công việc và đời sống hàng ngày.
