Hidrogén

Hidrogén a természetben

A Földön a hidrogén tiszta formában általában gáz. A hidrogén a vízmolekulák egyik alkotóeleme is. A hidrogén azért fontos, mert ez az üzemanyag hajtja a Napot és más csillagokat. A hidrogén az egész világegyetem mintegy 74%-át teszi ki. Az elemek periódusos rendszerében a hidrogén szimbóluma a H.

A tiszta hidrogén általában két, egymással összekapcsolt hidrogénatomból áll. A tudósok ezeket kétatomos molekuláknak nevezik. A hidrogén a legtöbb más elemmel keveredve kémiai reakcióba lép. Nincs színe vagy szaga.

A tiszta hidrogén nagyon ritka a Föld légkörében. A természetben általában vízben található. A hidrogén minden élőlényben is megtalálható, az élőlények szerves vegyületeinek részeként. Ezenkívül a hidrogénatomok szénatomokkal szénhidrogénekké egyesülhetnek. A kőolaj és más fosszilis tüzelőanyagok ezekből a szénhidrogénekből állnak, és általában az emberi felhasználásra szánt energia előállítására használják őket.

A hidrogénnek három izotópja van; a többit deutériumnak és tríciumnak nevezik. A hagyományos hidrogénhez hasonlóan mindkettőnek csak egy protonja és egy elektronja van, de a deutériumnak egy neutronja is van, a tríciumnak pedig kettő. Ezek a hidrogéntípusok fontosak az atomenergiában és a szerves kémiai reakciókban.

Néhány egyéb tény a hidrogénről:

• Szobahőmérsékleten gáz
• Szilárd állapotban úgy viselkedik, mint egy fém.
• Ez a világegyetem legkönnyebb eleme.
• Ez a leggyakoribb elem az Univerzumban.
• Ég vagy felrobban, ha lánggal érintkezik.
• lilán világít, amikor plazmaállapotban van.

A hidrogén története

A hidrogént először 1671-ben Robert Boyle választotta szét. Henry Cavendish 1776-ban külön elemként azonosította, és felfedezte, hogy elégetésével víz keletkezik.

Antoine Lavoisier adta a hidrogén nevét a görög víz szóból, a υδορ (ejtsd: /HEEW-dor/) és a gennen szóból, ami azt jelenti, hogy "létrehozni", mivel az oxigénnel való kémiai reakció során vizet képez.

A hidrogén felhasználása

Fő felhasználási területei a kőolajipar és az ammónia előállítása a Haber-eljárással. Egy részét a vegyiparban máshol is felhasználják. Egy kis részét üzemanyagként használják, például űrhajók rakétáiban. Az emberek által használt hidrogén nagy része a földgáz és a gőz kémiai reakciójából származik.

Nukleáris fúzió

A magfúzió nagyon erős energiaforrás. Az atomok összeolvadásából hélium és energia keletkezik, pontosan úgy, ahogyan az egy csillagban, például a Napban, vagy egy hidrogénbombában történik. Ehhez nagy mennyiségű energiára van szükség, hogy beinduljon, és egyelőre nem könnyű megvalósítani. Nagy előnye a mai atomerőművekben használt maghasadással szemben, hogy kevesebb nukleáris hulladék keletkezik, és nem használ olyan mérgező és ritka üzemanyagot, mint az urán. A Napon másodpercenként több mint 600 millió tonna hidrogén megy át fúziónak.

Hidrogén elégetése

A víz elektrolízise során a víz hidrogénre és oxigénre bomlik, elektromos áram felhasználásával. Az égő hidrogén oxigénmolekulákkal egyesülve gőzt (tiszta vízgőz) képez. Az üzemanyagcella a hidrogént oxigénmolekulával egyesíti, és egy elektront szabadít fel elektromosság formájában. Ezen okok miatt sokan úgy vélik, hogy a hidrogénenergia előbb-utóbb felváltja majd a többi szintetikus üzemanyagot.

A hidrogén üzemanyagként is felhasználható üzemanyagcellában, vagy elégethető gőzturbinák vagy belsőégésű motorok hőtermeléséhez. A hidrogén számos forrásból - például szénből, földgázból vagy villamos energiából - előállítható, és ezért értékes kiegészítője az elektromos hálózatnak; ugyanolyan szerepet tölt be, mint a földgáz. Ilyen hálózatot és infrastruktúrát üzemanyagcellás járművekkel jelenleg számos ország tervez, köztük Japán, Korea és számos európai ország. Ez lehetővé teszi, hogy ezek az országok kevesebb kőolajat vásároljanak, ami gazdasági előnyt jelent. A másik előny, hogy az üzemanyagcellában vagy belsőégésű motorban elégetve, mint a hidrogénautókban, a motor nem okoz szennyezést. Csak víz és kis mennyiségű nitrogén-oxidok keletkeznek.