Jaké jsou vlastnosti vodíku?
Vlastnosti vodíku zahrnují, že v jeho přirozeném stavu na Zemi je to bezbarvý plyn bez zápachu, který je extrémně hořlavý. Je to nejlehčí prvek, o kterém je známo, že existuje v přírodě a zabírá v průměru 75% veškeré hmoty ve vesmíru ve hvězdách, planetách a dalších hvězdných objektech. Hydrogen is also essential for all life on Earth, where it makes up 14% of living matter by weight, as it readily forms bonds with oxygen to create water and carbon to create the molecules that are the base upon which living structures and most organic molecules are built.
While the most abundant form of hydrogen is protium, where it has only one proton in its atomic nucleus and one electron in orbit around the nucleus, two other Existují také izotopy vodíku. Protium představuje 99,985% veškerého přírodního vodíku a Deuterium představuje dalších téměř 0,015%, které má jak proton, tak neutron v atomovém jádru, což mu dává hmotnost, která je dvojnásobná hmotnost protium. Tritium je tHordová forma vodíku, která je v přírodě mimořádně vzácná, ale může být vyráběna uměle. Je nestabilní a vykazuje radioaktivní rozpad s poločasem 12,32 let. Má dva neutrony v atomovém jádru pro jeden proton a je to klíčová sloučenina produkovaná a používaná ve zbraních vodíkových bomb ke zvýšení jejich výnosu, jakož i ve výrobě jaderné štěpné energie a ve výzkumu jaderné fúze.
Chemické vlastnosti vodíku, s pouze jedním elektronem na oběžné dráze, to vedou k vysoce reaktivnímu prvku, který tvoří vazby s mnoha dalšími prvky. Ve svém přirozeném stavu v atmosféře se spojí s jiným atomem vodíku jako kyslík, aby vytvořil H 2 . H 2 molekuly mohou být také jedinečné v závislosti na rotaci jejich jádra, s molekulami H 2 gen. Orthohydrogen je nejběžnější formou H 2 při normálním atmosférickém tlaku a teplotě ve formě plynu, ale když je ochlazen na kapalnou formu, jako je raketová paliva, orthohydrogen se změní na parahydrogen.
Fyzikální vlastnosti vodíku a jeho rozsáhlé hojnosti na zemi a na zemských oceánech z něj činí důležitou oblast výzkumu jako prakticky neomezenou zásobování palivem. Všechny formy fosilních paliv a alkoholů, jako je benzín, zemní plyn a ethanol, se skládají z uhlovodíkových řetězců, kde jsou vodík, uhlík a někdy kyslík spojují. Snadno se provádí oddělování čistého vodíku jako čistého hojného zdroje paliva, ale síla nezbytná k přerušení vodíku od chemických vazeb a poté jej ochlazení pro skladování často vyžaduje více energie, než může čistý vodík vygenerovat. Z tohoto důvodu vlastnosti vodíku znamenají, že jeho nejběžnější využití jsou tam, kde se nachází v chemických vazbách s jinými prvky.
výzkum into Produkce fúzní energie se také spoléhá na chemické vlastnosti vodíkových sloučenin deuterium a tritium. Vlastnosti vodíku používané všemi hvězdami spojují atomy vodíku pod intenzivním tlakem k uvolnění helia a energie ve formě světla a tepla. Podobné tlaky jsou vytvářeny ve výzkumných zařízeních s využitím výkonných magnetických polí, inerciálních laserů nebo elektrických pulzů v USA, Evropě a Japonsku.
Když dochází k fúzi atomů vodíku, je vytvořen atom helia, který nese z procesu 20% přebytečné energie, a 80% energie je přenášeno volným neutronem. Tato neutronová energie nebo teplo se potom absorbuje tekutinou, aby se vytvořila pára a napájela turbínu pro výrobu elektřiny. Proces však stále zůstává experimentální, od roku 2011. Je to kvůli obrovským tlakům, které je třeba udržovat, aby se nepřetržitě spojily atomy vodíku a vytvářely stroje, které mohou snášet teploty produkované v fúzi, že rKaždých 212 000 000 ° Fahrenheita (100 000 000 ° Celsia).