Водород

Водород в природе

В чистом виде на Земле водород обычно представляет собой газ. Водород также является одной из составляющих молекулы воды. Водород важен, потому что он является топливом, которое питает Солнце и другие звезды. Водород составляет около 74% всей Вселенной. Символ водорода в Периодической таблице элементов - H.

Чистый водород обычно состоит из двух атомов водорода, соединенных вместе. Ученые называют их двухатомными молекулами. Водород вступает в химическую реакцию при смешивании с большинством других элементов. Он не имеет ни цвета, ни запаха.

Чистый водород очень редко встречается в атмосфере Земли. В природе он обычно находится в воде. Водород также присутствует во всех живых существах, являясь частью органических соединений, из которых состоят живые существа. Кроме того, атомы водорода могут соединяться с атомами углерода, образуя углеводороды. Нефть и другие виды ископаемого топлива состоят из этих углеводородов и обычно используются для получения энергии для человека.

У водорода есть три изотопа; остальные называются дейтерий и тритий. Как и обычный водород, они оба имеют только один протон и один электрон, но дейтерий также имеет один нейтрон, а тритий - два. Эти другие типы водорода важны в ядерной энергетике и реакциях органической химии.

Некоторые другие факты о водороде:

• Это газ при комнатной температуре
• В твердом состоянии он ведет себя как металл.
• Это самый легкий элемент во Вселенной.
• Это самый распространенный элемент во Вселенной.
• Он горит или взрывается при соприкосновении с пламенем.
• светится фиолетовым цветом, когда находится в плазменном состоянии.

История водорода

Водород был впервые выделен в 1671 году Робертом Бойлем. Генри Кавендиш в 1776 году выделил его как отдельный элемент и обнаружил, что при его сжигании получается вода.

Антуан Лавуазье дал название водороду - от греческого слова, означающего "вода", 'υδορ (произносится /HEEW-dor/) и gennen, означающего "генерировать", поскольку он образует воду в химической реакции с кислородом.

Применение водорода

В основном используется в нефтяной промышленности и для производства аммиака по процессу Хабера. Некоторое количество используется в других отраслях химической промышленности. Немного его используется в качестве топлива, например, в ракетах для космических кораблей. Большая часть водорода, который используют люди, получается в результате химической реакции между природным газом и паром.

Ядерный синтез

Ядерный синтез - это очень мощный источник энергии. Он основан на слиянии атомов для получения гелия и энергии, как это происходит в звезде, подобной Солнцу, или в водородной бомбе. Чтобы начать процесс, требуется большое количество энергии, и сделать это пока нелегко. Большим преимуществом ядерного деления, которое используется на современных атомных электростанциях, является то, что при нем образуется меньше ядерных отходов и не используется такое токсичное и редкое топливо, как уран. На Солнце каждую секунду происходит слияние более 600 миллионов тонн водорода.

Сжигание водорода

При электролизе воды вода расщепляется на водород и кислород с помощью электричества. Горящий водород соединяется с молекулами кислорода, образуя пар (чистый водяной пар). В топливном элементе водород соединяется с молекулой кислорода, высвобождая электрон в виде электричества. По этим причинам многие считают, что водородная энергетика со временем заменит другие виды синтетического топлива.

Водород также может использоваться в качестве топлива в топливных элементах или сжигаться для получения тепла в паровых турбинах или двигателях внутреннего сгорания. Водород может быть получен из многих источников, таких как уголь, природный газ или электричество, и поэтому представляет собой ценное дополнение к энергосистеме; в той же роли, что и природный газ. Создание такой сети и инфраструктуры с автомобилями на топливных элементах в настоящее время планируется рядом стран, включая Японию, Корею и многие европейские страны. Это позволяет этим странам покупать меньше нефти, что является экономическим преимуществом. Другое преимущество заключается в том, что при использовании в топливном элементе или сжигании в двигателе внутреннего сгорания, как в водородном автомобиле, двигатель не производит загрязнений. Образуется только вода и небольшое количество оксидов азота.