najobficiej występujący pierwiastek we wszechświecie, wodór jest również obiecującym źródłem „czystego” paliwa na Ziemi .
nazwa pochodzi od greckich słów hydro oznaczających „wodę” i genów oznaczających „formowanie”. według Los Alamos National Laboratory Wodór stanowi ponad 90 procent wszystkich atomów, co odpowiada 3/4 masy wszechświata. Wodór jest niezbędny do życia i jest obecny w prawie wszystkich cząsteczkach żywych istot, zgodnie z Royal Society of Chemistry. Pierwiastek występuje również w gwiazdach i zasila wszechświat poprzez reakcję proton-proton oraz cykl węgiel-azot. Gwiezdne procesy fuzji wodoru uwalniają ogromne ilości energii, ponieważ łączą atomy wodoru w hel, zgodnie z Los Alamos.
czysty wodór jest rzadki w ziemskiej atmosferze, a każdy wodór, który faktycznie wchodzi do atmosfery, szybko ucieka ziemskiej grawitacji, zgodnie z Royal Society. Na naszej planecie Wodór występuje głównie w połączeniu z tlenem i wodą, a także w materii organicznej, takiej jak żywe rośliny, ropa naftowa i węgiel, donosi Los Alamos.
tylko fakty
- liczba atomowa (liczba protonów w jądrze): 1
- symbol atomowy (w układzie okresowym pierwiastków): h
- masa atomowa (średnia masa atomu): 1,00794
- gęstość: 0,00008988 gramów na centymetr sześcienny
- Faza w temperaturze pokojowej: Gaz
- Temperatura topnienia: minus 434,7 stopni Fahrenheita (minus 259,34 stopni celsjusza)
- temperatura wrzenia: minus 423.2 F (minus 252,87 C)
- liczba izotopów (atomów tego samego pierwiastka z inną liczbą neutronów): 3 wspólne izotopy, w tym 2 stabilne
- najczęstszy izotop: 1h, naturalna obfitość 99,9885 procent
odkrycie wodoru
Robert Boyle wyprodukował Gaz wodorowy w 1671 roku, kiedy eksperymentował z żelazem i kwasami, ale dopiero w 1766 roku Henry Boyle Cavendish uznał to za odrębny element, według Jefferson Lab. Pierwiastek został nazwany Wodorem przez francuskiego chemika Antoine ’ a Lavoisiera.
Wodór ma trzy wspólne izotopy: protium, który jest zwykłym Wodorem; Deuter, stabilny izotop odkryty w 1932 roku przez Harolda C. Ureya; i trytu, niestabilny izotop odkryty w 1934 roku, według Jefferson Lab. Różnica między tymi trzema izotopami polega na liczbie neutronów, które każdy z nich posiada. Wodór w ogóle nie ma neutronów; Deuter ma jeden, podczas gdy trytu ma dwa neutrony, według Lawrence Berkeley National Laboratory. Według Los Alamos Deuter i trytu są wykorzystywane jako paliwo w reaktorach syntezy jądrowej.
Wodór łączy się z innymi pierwiastkami, tworząc szereg związków, w tym wspólne, takie jak woda (H2O), amoniak (NH3), Metan (CH4), cukier stołowy (C12H22O11), nadtlenek wodoru (H2O2) i kwas solny (HCl), według Jefferson Lab.
wodór jest zwykle wytwarzany przez ogrzewanie gazu ziemnego parą w celu utworzenia mieszaniny wodoru i tlenku węgla zwanego gazem syntezowym, który jest następnie oddzielany w celu wytworzenia wodoru, zgodnie z Royal Society.
wodór jest używany do wytwarzania amoniaku do nawozów, w procesie zwanym procesem Habera, w którym poddaje się go reakcji z azotem. Pierwiastek jest również dodawany do tłuszczów i olejów, takich jak olej z orzeszków ziemnych, w procesie zwanym uwodornieniem, według Jefferson Lab. Inne przykłady wykorzystania wodoru obejmują paliwo rakietowe, spawanie, produkcję kwasu solnego, redukcję rud metali i napełnianie balonów, według Los Alamos. Naukowcy pracują nad opracowaniem technologii wodorowych ogniw paliwowych, która umożliwia uzyskanie znacznych ilości energii elektrycznej przy użyciu wodoru jako wolnego od zanieczyszczeń źródła energii, które może być wykorzystywane jako paliwo do samochodów i innych pojazdów.
wodór jest również stosowany w przemyśle szklarskim jako atmosfera ochronna do wytwarzania płaskich arkuszy szkła, podczas gdy przemysł elektroniczny, jest używany jako gaz płuczący w procesie produkcji wiórów krzemowych, według Royal Society.
Ten symulowany Widok Jowisza w prawdziwym kolorze składa się z 4 zdjęć wykonanych przez sondę Cassini NASA 7 grudnia 2000 roku. Rozdzielczość wynosi około 89 Mil (144 kilometry) na piksel. Źródło: NASA/JPL / University of Arizona
kto by pomyślał?
- wodór jest głównym składnikiem Jowisza i innych gazowych olbrzymów, według Los Alamos.
- pierwszy lot balonem gazowym odbył się w Paryżu w 1783 roku, a gazem używanym w balonie był Wodór, według Narodowego Muzeum balonów. Jego użycie w wypełnianiu sterowców zakończyło się, gdy Hindenburg zapalił się, według Royal Society.
- NASA używa wodoru jako paliwa rakietowego, aby dostarczyć załogę w kosmos.
- skroplony wodór jest wyjątkowo zimny i może powodować poważne odmrożenia w kontakcie ze skórą.
- wodór jest około 14 razy lżejszy od powietrza, zgodnie z ” zasadami chemii.”
- Lavoisier, francuski chemik, który nadał Wodór jego nazwę, służył jako finansista i administrator publiczny przed rewolucją francuską i został stracony podczas rewolucji, zgodnie z Encyclopedia Britannica.
- w Stanach Zjednoczonych rocznie produkuje się około 3 mld stóp sześciennych wodoru, według Los Alamos.
- Wodór ma najniższą gęstość spośród wszystkich gazów, według Royal Society.
- wodór jest jedynym pierwiastkiem, którego trzy wspólne izotopy-protium, deuteru i trytu – otrzymały różne nazwy, donosi Los Alamos.
aktualne badania
naukowcy od lat badają wodór z dużym zainteresowaniem ze względu na jego potencjał jako paliwa wolnego od zanieczyszczeń. „Wodór jest nośnikiem energii bez węgla, więc kiedy go spalisz, produkujesz tylko wodę”, co czyni go czystym paliwem, bez żadnych emisji, powiedział Richard Chahine, dyrektor Instytutu Badań nad Wodorem na Uniwersytecie w Québecu w Trois-Rivières w Kanadzie. Istnieje jednak poważny problem z paliwem wodorowym: jest droższe niż gaz. W zeszłym roku, starszy wiceprezes Toyoty Bob Carter ogłosił, że według szacunków Departamentu Energii, pełny zbiornik sprężonego wodoru będzie początkowo kosztował około 50 dolarów. Ecomento.com zgłoszono. Ogólnie rzecz biorąc, koszty związane z technologią paliw wodorowych są „bardzo trudną barierą, ponieważ na razie ludzie woleliby mieć lepsze technologie po stałej cenie”, powiedział Chahine Live Science.
inną kwestią związaną z paliwem wodorowym jest to, że sam proces produkcji wodoru nie jest tak „czysty” lub wolny od zanieczyszczeń. „Na dzień dzisiejszy większość produkowanego wodoru pochodzi z gazu ziemnego”, procesu, który wytwarza dwutlenek węgla (CO2), powiedział Chahine.
naukowcy szukali zatem alternatywnych i bardziej przyjaznych dla środowiska sposobów produkcji wodoru, które idealnie wyeliminowałyby emisję CO2 z tego procesu. W zeszłym roku, na przykład, naukowcy z USA. Departament Energii w Argonne National Laboratory opracował mały „nanowymiarowy generator wodoru”, urządzenie, które wytwarza czysty Wodór przy użyciu światła i grafenu bez spalania paliw kopalnych. Obecna wersja generatora jest naprawdę mała, ale jeśli okaże się, że można go rozbudować, może pozwolić naukowcom na wyprodukowanie wystarczającej ilości wodoru, aby zapewnić paliwo dla samochodów i generatorów.
inny sposób produkcji wodoru, zwany „biologicznym rozszczepianiem wody”, obejmowałby użycie niektórych fotosyntetycznych drobnoustrojów, które wykorzystują energię świetlną do produkcji wodoru z wody w ramach procesów metabolicznych, zgodnie z National Renewable Energy Laboratory, gdzie naukowcy obecnie badają ten proces. Inną potencjalną metodą produkcji wodoru jest fermentacja odnawialnych materiałów biomasowych-informuje NREL. Naukowcy z NREL pracowali również nad przetwarzaniem pozostałości rolnych (takich jak łupiny orzeszków ziemnych) i odpadów konsumpcyjnych (takich jak Tworzywa sztuczne i smary odpadowe) w płynny produkt zwany bio-olejem, którego składniki można następnie rozdzielić na paliwa, w tym Wodór. Najczystszym sposobem produkcji wodoru jest jednak dzielenie wody na wodór i tlen za pomocą światła słonecznego-donosi NREL.