nejhojnější prvek ve vesmíru, vodík je také slibným zdrojem „čistého“ paliva na Zemi.
podle řeckých slov hydro pro „vodu“ a genů pro „formování“ tvoří vodík více než 90 procent všech atomů, což se podle národní laboratoře Los Alamos rovná třem čtvrtinám hmotnosti vesmíru. Vodík je nezbytný pro život a je přítomen téměř ve všech molekulách v živých věcech, podle královské společnosti chemie. Prvek se také vyskytuje ve hvězdách a pohání vesmír prostřednictvím Proton-protonové reakce a cyklu uhlík-dusík. Hvězdné procesy fúze vodíku uvolňují obrovské množství energie, když kombinují atomy vodíku za vzniku helia, podle Los Alamos.
čistý vodíkový plyn je v zemské atmosféře vzácný a jakýkoli vodík, který skutečně vstoupí do atmosféry, rychle uniká zemské gravitaci, podle královské společnosti. Na naší planetě, vodík se vyskytuje hlavně v kombinaci s kyslíkem a vodou, stejně jako v organické hmoty, jako jsou živé rostliny, ropy a uhlí, Los Alamos zprávy.
fakta
- Atomové číslo (počet protonů v jádře): 1
- Atomové symbol (na Periodické Tabulky Prvků): H
- Atomové hmotnosti (průměrné hmotnosti atomu): 1.00794
- Hustota: 0.00008988 gramů na centimetr krychlový,
- Fáze při pokojové teplotě: Plynu
- bod Tání: minus 434.7 stupňů Fahrenheita (minus 259.34 stupňů Celsia)
- bod Varu: minus 423.2 F (minus 252.87 C)
- Počet izotopů (atomy téhož prvku s různým počtem neutronů): 3 běžných izotopů, včetně 2 ty stabilní
- nejběžnější izotop: 1H, přírodní hojnosti 99.9885 procent
Vodík objev
Robert Boyle vyrábí vodík v roce 1671, když experimentoval s železa a kyseliny, ale to nebylo až do roku 1766 Henry Cavendish rozpoznán jako zřetelný prvek, podle Jefferson Lab. Prvek byl pojmenován vodíkem francouzským chemikem Antoinem Lavoisierem.
vodík má tři běžné izotopy: protium, který je jen obyčejný vodík; deuterium, stabilní izotop objevena v roce 1932 Haroldem C. Urey, a tritium, nestabilní izotop objevena v roce 1934, podle Jefferson Lab. Rozdíl mezi těmito třemi izotopy spočívá v počtu neutronů, které má každý z nich. Vodík nemá žádné neutrony, deuterium má jeden, zatímco tritium má dva neutrony, podle Lawrence Berkeley National Laboratory. Deuterium a tritium se podle Los Alamos používají jako palivo v jaderných fúzních reaktorech.
Vodík slučuje s jinými prvky, které tvoří řadu sloučenin, včetně společné ty, jako je voda (H2O), amoniaku (NH3), methanu (CH4), stolní cukr (C12H22O11), peroxid vodíku (H2O2) a kyseliny chlorovodíkové (HCl), podle Jefferson Lab.
Vodík se obvykle vyrábí zahříváním zemního plynu s párou, aby se vytvořila směs vodíku a oxidu uhelnatého, tzv. syngas, který je pak oddělena k výrobě vodíku, podle Královské Společnosti.
vodík se používá k výrobě amoniaku pro hnojivo v procesu nazývaném Haberův proces, při kterém reaguje s dusíkem. Prvek se také přidává do tuků a olejů, jako je arašídový olej, procesem zvaným hydrogenace, podle Jefferson Lab. Další příklady použití vodíku patří raketové palivo, svařování, výrobu kyseliny chlorovodíkové, snížení kovových rud a plnění balónů, podle Los Alamos. Vědci pracují na vývoji technologie vodíkových palivových článků, která umožňuje získat značné množství elektrické energie pomocí plynného vodíku jako zdroje energie bez znečištění, který lze použít jako palivo pro automobily a jiná vozidla.
Vodík se také používá ve sklářském průmyslu jako ochranná atmosféra pro výrobu plochého skla listy, zatímco elektronický průmysl, používá se jako proplachovací plyn se v procesu výroby křemíkových čipů, podle Královské Společnosti.
To je pravda-barva simulovaný pohled na Jupiter se skládá ze 4 snímků pořízených NASA Cassini dne 7. prosince 2000. Rozlišení je asi 89 mil (144 kilometrů) na pixel. Kredit: NASA/JPL / University of Arizona
kdo to věděl?
- vodík je podle Los Alamos hlavní složkou Jupiteru a dalších plynných obřích planet.
- první let plynovým balónem byl zahájen v Paříži v roce 1783 a plyn použitý v balónu byl podle Národního balonového muzea vodík. Jeho použití při plnění vzducholodí skončilo, když Hindenburg začal hořet, podle královské společnosti.
- NASA používá vodík jako raketové palivo k dopravě posádky do vesmíru.
- zkapalněný vodík je extrémně chladný a při kontaktu s pokožkou může způsobit silné omrzliny.
- vodík je asi 14krát lehčí než vzduch, podle “ principů chemie.“
- Lavoisier, francouzský chemik, který dal vodík, jeho jméno, působil jako finančník a veřejného správce před francouzskou Revolucí a byl popraven během revoluce, podle Encyklopedie Britannica.
- podle Los Alamos se ve Spojených státech ročně vyrobí asi 3 miliardy metrů krychlových vodíku.
- vodík má podle královské společnosti nejnižší hustotu ze všech plynů.
- vodík je jediným prvkem, jehož tři běžné izotopy-protium, deuterium a tritium-dostaly různá jména, uvádí Los Alamos.
Současný výzkum
Vědci studovali vodík s velkým zájmem roky, protože jeho potenciál jako znečištění-free paliva. „Vodík je nosič energie s žádné uhlíku v něm, takže když se spálíte, budete vyrábět pouze voda,“ který dělá to čisté palivo, bez emisí, řekl Richard Chahine, ředitel Vodíku Research Institute na University of Quebec v Trois-Rivieres v Kanadě. Existuje však velký problém s vodíkovým palivem: je dražší než plyn. Ve skutečnosti, v loňském roce, Toyota senior vice president Bob Carter oznámil, že podle Ministerstva Energetiky odhaduje, plnou nádrž stlačeného vodíku by původně stát kolem $50, Ecomento.com hlásil. Obecně platí, že náklady spojené s technologií vodíkových paliv jsou „velmi náročnou bariérou, protože od nynějška by lidé raději měli lepší technologie za pokračující cenu,“ řekl Chahine Live Science.
dalším problémem s vodíkovým palivem je to, že samotný proces výroby vodíku není ve skutečnosti tak „čistý“ nebo bez znečištění. „K dnešnímu dni většina vyrobeného vodíku pochází ze zemního plynu,“ řekl Chahine.
Vědci proto hledali alternativní a ekologičtější způsoby výroby vodíku, které by v ideálním případě eliminovat emise CO2 z procesu. Loni například vědci v USA. Národní laboratoř ministerstva energetiky Argonne vyvinula malý „nano-vodíkový generátor“, zařízení, které vyrábí čistý vodík pomocí světla a grafenu a bez spalování fosilních paliv. Současná verze generátoru je opravdu malé, ale pokud by se ukázalo, to může být rozšířen, a to by mohlo umožnit vědcům vyrobit dostatek vodíku, aby poskytovat palivo pro automobily a generátory.
Další způsob, jak vyrábět vodík, tzv. „biologické štěpení vody,“ by zahrnovat použití některých fotosyntetizující mikroby, které využívají světelnou energii k výrobě vodíku z vody jako součást jejich metabolické procesy, podle National Renewable Energy Laboratory, kde výzkumníci jsou v současné době vyšetřuje tento proces. Další potenciální způsob výroby vodíku zahrnuje fermentaci obnovitelných materiálů z biomasy, uvádí NREL. Vědci na NREL byly také pracuje na převodu zemědělských zbytků (jako jsou například arašídové skořápky) a spotřebitel odpad (např. plasty a odpad tuk) do kapaliny produkt s názvem bio-oleje, jehož součástí pak mohou být rozděleny do paliv včetně vodíku. Nejčistší způsob výroby vodíku je však štěpením vody na vodík a kyslík pomocí slunečního světla, uvádí NREL.