מימן

מימן (Hydrogen) הוא יסוד כימי, גז בטמפרטורת החדר. המימן מסומל כ־H ומספרו האטומי הוא 1. מולקולת המימן מורכבת משני אטומי מימן הקשורים בינהם בקשר קוולנטי יחיד (H-H) ומסומלת כ-H₂.

מקור השם מיוונית: Hydro = מים, Genesis = יוצר.

תכונות

בטמפרטורת החדר ובלחץ של 1 אטמוספירה המימן הוא גז חסר צבע, אל-מתכתי ודליק מאוד. המימן הוא מרכיב במולקולת המים ובכל תרכובת אורגנית. המימן יכול להגיב כמעט עם כל היסודות.

יון מימן הינו למעשה פרוטון בודד. נוכחות של יוני מימן בתמיסה מימית נקראת חומציות; חומצה, ע"פ בראונסטד ולאורי, היא למעשה כל חומר הנוטה לתרום יוני מימן לחומרים אחרים.

מימן הוא היסוד הקל ביותר. בתנאי טמפרטורה ולחץ רגילים המימן הוא מולקולת גז דו אטומית, עם טמפרטורת היתוך של 259.2°C- וטמפרטורת רתיחה של 252.77°C-. בלחץ כבד ביותר, כמו הלחץ המצוי בענק גז, מולקולת המימן מאבדת את זהותה והמימן הופך למתכת נוזלית. בלחץ נמוך ביותר, כמו הלחץ הנמצא בחלל, המימן נוטה להתקיים כמולקולה בעלת אטום בודד.

שימושים

גז המימן משמש לתעשייה, תחבורה, הנעת טילים לחלל ובמעבדות מחקר. גז המימן משמש לשימושים שונים גם בתעשייה כגון יצור אמוניה וכוהל. שימושים נוספים:

ייצור חומצת מלח.
בעבר השתמשו במימן למילוי ספינות אוויר ובלונים כיוון שהוא קל מהאוויר, אך שימוש זה פחת מאוד מפני שהוא דליק מאוד.
דאוטריום, איזוטופ של מימן המכיל נייטרון אחד, משמש בשימושים גרעיינים להאטת הנייטרונים. בדאוטריום משתמשים בכימיה ובביולוגיה בניסויים על השפעות איזוטופים.
טריטיום, איזוטופ של מימן המכיל שני נייטרונים, מיוצר בכורים גרעיניים ובעזרתו בונים פצצות מימן.

חוזים שכשיפותחו בעתיד תהליכי הפקה זולים שלו, הוא יהווה תחליף נקי ואלגנטי לנפט, לסולר, לפחם ולגז טבעי. היום כבר פותחו מנועי מכוניות שמבוססים על מימן, ויש ניסויים בהם ברחבי העולם. גם תחנות כוח שיבוססו על מימן תוכננו.

היסטוריה

המימן התגלה במאה ה-15 על ידי פרצלסוס. הנרי קבנדיש גילה אותו שוב ב-1766 וחקר את תכונותיו. את שמו המדעי "הידרוגניום" נתן לו לבואזיה ב-1783. פירוש השם הוא יוצר-מים ומכאן גם נגזר שמו העברי.

צורה בטבע

מימן הוא היסוד הנפוץ ביותר ביקום. מרבית החומר הקיים ביקום הינו מימן הנמצא במגוון כוכבים, בענקי גז ובריכוזים גדולים של גז בין כוכבי שמהווים את השלב הראשון בהתפתחות כוכבים. באטמוספירת כדור הארץ נמצא מימן בריכוזים זעירים (חלקיק אחד מתוך מליון). המקור הנפוץ ביותר למימן בכדור הארץ הוא מים (H₂O). מקורות אחרים הם חומרים אורגניים כמו פחם, גז טבעי ודלקי מאובנים אחרים. מתאן (CH₄) הוא מקור חשוב למימן.

מימן מגיב עם חמצן לקבלת מים בתגובה הבאה:

$\ 2H_{2(g)} + O_{2(g)} \rarr 2H_2O_{(l)}$

הפקת מימן

ישנן מספר דרכים להפקת מימן, שביניהן פירוק פחמימות בעזרת חום, אלקטרוליזה של מים, תגובה בין בסיס חזק בתמיסה מימית לבין אלומיניום ועוד.

ניתן להפיק מימן בצורה מסחרית ממתאן וקיטור בטמפרטורות גבוהות (700-1100 מעלות צלזיוס) כך:

\ CH_{4(g)} + H_2O_{(g)} \rarr CO_{(g)} + 3H_{2(g)}

ניתן להפיק מימן נוסף בעזרת הפחמן החד חמצני שנוצר בעזרת קיטור כך:

\ CO_{(g)} + H_2O_{(g)} \rarr CO_{2(g)} + H_{2(g)}

מימן נוצר בתגובה של תמיסה חומצית עם מתכת, ולדוגמה, בתגובה בין תמיסה חומצית לבין מגנזיום:

\ 2H_3O_{(aq)}^+ + Mg_{(s)} \rarr Mg_{(aq)}^{+2} + 2H_2O_{(l)} + H_{2(g)}

מימן נוצר גם בתגובה בין מתכת אלקלית לבין מים (או כוהל), ולדוגמה, בתגובה בין נתרן למים:

\ Na_{(s)} + H_2O_{(l)} \rarr Na_{(aq)}^+ + OH_{(aq)}^- + \frac {1}{2}H_{2(g)}

אמצעי זהירות

המימן הוא גז דליק ביותר. המימן מגיב באלימות עם כלור ועם פלואור.

ראו גם

הטבלה המחזורית

קישורים חיצוניים

מידע כללי על מימן -באתר המחלקת להוראת המדעים במכון ויצמן
המוציא דלק מן המים - על שיטת הפקת מימן חדשה במכון ויצמן
שימושי המימן - באתר "סנונית"
מגוון נושאים על מימן - בספריה הוירטואלית של מט"ח
אינדקס תכונות המימן - ב-Webelements (באנגלית)

יסודות כימיים | אל-מתכות

Gourt Home::Gourt :: מימן