Ūdeņradis

Ūdeņradis dabā

Uz Zemes ūdeņradis tīrā veidā parasti ir gāze. Ūdeņradis ir arī viena no ūdens molekulas sastāvdaļām. Ūdeņradis ir svarīgs, jo tas ir degviela, kas darbina Sauli un citas zvaigznes. Ūdeņradis veido aptuveni 74 % no visa Visuma. Ūdeņraža simbols periodiskajā elementu tabulā ir H.

Parasti tīru ūdeņradi veido divi kopā savienoti ūdeņraža atomi. Zinātnieki šīs molekulas sauc par divatomu molekulām. Ūdeņradim notiek ķīmiska reakcija, ja tas sajaucas ar lielāko daļu citu elementu. Tam nav krāsas vai smaržas.

Zemes atmosfērā tīrs ūdeņradis ir ļoti reti sastopams. Dabā tas parasti ir ūdenī. Ūdeņradis ir arī visās dzīvās organismos, jo tas ir daļa no organiskajiem savienojumiem, no kuriem sastāv dzīvās radības. Turklāt ūdeņraža atomi var savienoties ar oglekļa atomiem, veidojot ogļūdeņražus. Nafta un citi fosilie kurināmie ir veidoti no šiem ogļūdeņražiem, un tos parasti izmanto, lai radītu enerģiju cilvēku vajadzībām.

Ūdeņradim ir trīs izotopi; pārējos izotopus sauc par deitēriju un tritiju. Tāpat kā parastajam ūdeņradim, abiem ir tikai viens protons un viens elektrons, bet deitērijam ir arī viens neitrons, bet trīcijam - divi. Šie pārējie ūdeņraža veidi ir svarīgi kodolenerģijā un organiskās ķīmijas reakcijās.

Daži citi fakti par ūdeņradi:

• Tas ir gāze istabas temperatūrā
• Kad tas ir ciets, tas darbojas kā metāls.
• Tas ir visvieglākais elements Visumā.
• Tas ir visizplatītākais elements Visumā.
• Tas deg vai sprāgst, kad tas pieskaras liesmai.
• spīd violeti, kad tas ir plazmas stāvoklī.

Ūdeņraža vēsture

Ūdeņradi 1671. gadā pirmo reizi atdalīja Roberts Boils. Henrijs Kavendišs 1776. gadā identificēja to kā atsevišķu elementu un atklāja, ka, to sadedzinot, rodas ūdens.

Antuāns Lavazjē deva ūdeņradim nosaukumu no grieķu valodas vārda "υδορ" (izrunā /HEEW-dor/) un "gennen", kas nozīmē "radīt", jo tas ķīmiskajā reakcijā ar skābekli veido ūdeni.

Ūdeņraža izmantošana

Galvenokārt to izmanto naftas rūpniecībā un amonjaka ražošanā Hābera procesā. Daļu izmanto arī citur ķīmiskajā rūpniecībā. Nedaudz no tā izmanto kā degvielu, piemēram, kosmosa kuģu raķetēs. Lielākā daļa ūdeņraža, ko izmanto cilvēki, rodas ķīmiskā reakcijā starp dabasgāzi un tvaiku.

Kodolsintēze

Kodolsintēze ir ļoti spēcīgs enerģijas avots. Tās pamatā ir atomu saplūšana, lai iegūtu hēliju un enerģiju, kā tas notiek tādās zvaigznēs kā Saule vai ūdeņraža bumbās. Lai to uzsāktu, ir nepieciešams liels enerģijas daudzums, un pagaidām to nav viegli izdarīt. Liela priekšrocība salīdzinājumā ar kodola skaldīšanu, ko izmanto mūsdienu kodolspēkstacijās, ir tā, ka tā rada mazāk kodolatkritumu un neizmanto tādu toksisku un retu kurināmo kā urāns. Katru sekundi uz Saules notiek vairāk nekā 600 miljonu tonnu ūdeņraža kodolsintēze.

Ūdeņraža dedzināšana

Ūdens elektrolīzes procesā ūdens sadalās ūdeņradī un skābeklī, izmantojot elektrību. Degot ūdeņradim, tas savienojas ar skābekļa molekulām, veidojot tvaiku (tīrus ūdens tvaikus). Kurināmā elements apvieno ūdeņradi ar skābekļa molekulu, atbrīvojot elektronu kā elektrību. Šo iemeslu dēļ daudzi uzskata, ka ūdeņraža enerģija ar laiku aizstās citas sintētiskās degvielas.

Ūdeņradi var izmantot arī kā degvielu kurināmā elementā vai sadedzināt, lai iegūtu siltumu tvaika turbīnās vai iekšdedzes dzinējos. Ūdeņradi var ražot no daudziem avotiem, piemēram, akmeņoglēm, dabasgāzes vai elektrības, un tāpēc tas ir vērtīgs papildinājums energotīklam, līdzīgi kā dabasgāze. Šādu tīklu un infrastruktūru ar transportlīdzekļiem, kas darbināmi ar kurināmā elementiem, pašlaik plāno vairākas valstis, tostarp Japāna, Koreja un daudzas Eiropas valstis. Tas ļauj šīm valstīm pirkt mazāk naftas, kas ir ekonomiska priekšrocība. Otra priekšrocība ir tā, ka, izmantojot kurināmā elementā vai sadedzinot iekšdedzes dzinējā kā ūdeņraža automašīnā, motors nerada piesārņojumu. Veidojas tikai ūdens un neliels daudzums slāpekļa oksīdu.