Wat zijn de eigenschappen van waterstof?
De eigenschappen van waterstof omvatten dat het in zijn natuurlijke toestand op aarde een kleurloos, geurloos gas is dat extreem ontvlambaar is.Het is het lichtste element waarvan bekend is dat het in de natuur bestaat en gemiddeld 75% van alle massa in het universum opneemt in sterren, planeten en andere stellaire objecten.Waterstof is ook essentieel voor al het leven op aarde, waar het 14% van de levende materie uitmaakt, omdat het gemakkelijk bindingen vormt met zuurstof om water en koolstof te creëren om de moleculen te creëren die de basis zijn waarop levende structuren en de meeste organische moleculen zijnzijn gebouwd.
Hoewel de meest voorkomende vorm van waterstof protium is, waar het slechts één proton heeft in zijn atoomkern en één elektron in een baan om de kern rond de kern, bestaan er twee andere isotopen van waterstof.Protium is goed voor 99,985% van alle natuurlijke waterstof, en Deuterium is goed voor een andere bijna 0,015% met zowel een proton als neutron in de atoomkern, die het een massa geeft die tweemaal die van Protium is.Tritium is de derde vorm van waterstof, die buitengewoon zeldzaam van aard is, maar kunstmatig kan worden geproduceerd.Het is onstabiel en vertoont radioactief verval met een halfwaardetijd van 12,32 jaar.Het heeft twee neutronen in de atoomkern voor één proton en is een belangrijke verbinding geproduceerd en gebruikt in waterstofbomwapens om hun opbrengst te verbeteren, evenals in de productie van nucleaire splijtingsenergie en in nucleaire fusieonderzoek.Waterstof, met slechts één elektron in een baan, leidt het als een zeer reactief element dat bindt met vele andere elementen.In zijn natuurlijke toestand in de atmosfeer bindt het aan een ander waterstofatoom als zuurstof, om H
2te vormen.H 2 moleculen kunnen ook uniek zijn, afhankelijk van de draai van hun kernen, met moleculen van H 2 waar beide kernen draaien in dezelfde richting die orthohydrogen worden genoemd, en die met tegengestelde spins bekend als parahydrogen.Orthohydrogen is de meest voorkomende vorm van H 2 bij normale atmosferische druk en temperatuur in gasvorm, maar, wanneer gekoeld tot vloeistofvorm, zoals voor raketbrandstof, verandert orthohydrogen in parahydrogen. De fysische eigenschappen van waterstof en de wijdverspreide overvloed zijnOp land en in de aarde maken oceanen het een belangrijk onderzoeksgebied als een vrijwel onbeperkte brandstoftoevoer.Alle vormen van fossiele brandstoffen en alcoholen zoals benzine, aardgas en ethanol zijn samengesteld uit koolwaterstofketens waar waterstof, koolstof en soms zuurstof aan elkaar zijn gebonden.Het scheiden van zuivere waterstof als een schone brandende, overvloedige brandstofbron zelf is gemakkelijk te doen, maar de kracht die nodig is om waterstof vrij te breken van chemische bindingen en het vervolgens te koelen voor opslag kost vaak meer energie dan de pure waterstof zelf kan genereren.Om deze reden betekenen de eigenschappen van waterstof dat het meest voorkomende gebruik ervan is waar het wordt aangetroffen in chemische bindingen met andere elementen.
Onderzoek naar de productie van fusie -energie is ook gebaseerd op de chemische eigenschappen van de waterstofverbindingen Deuterium en tritium.De eigenschappen van waterstof die door alle sterren worden gebruikt, versmelten atomen van waterstof samen onder intense druk om helium en energie af te geven in de vorm van licht en warmte.Soortgelijke druk wordt gegenereerd in onderzoeksfaciliteiten met behulp van krachtige magnetische velden, traagheidslasers of elektrische pulsen in de VS, Europa en Japan.
Terwijl het fuseren van waterstofatomen plaatsvindt, wordt een heliumatoom gecreëerd dat 20% van de overtollige energie uit het proces draagt en 80% van de energie wordt gedragen door een vrij neutron.Deze neutronenenergie of warmte wordt vervolgens geabsorbeerd door een vloeistof om stoom te creëren en een turbine te voeden om elektriciteit te produceren.Het proces blijft echter nog steeds experimenteel, vanaf 2011. Dit komt door de enorme druk die moet worden gehandhaafd om waterstofatomen continu samen te fuseren en machines te maken die temperaturen kunnen verdragen die worden geproduceerd in fusie die 212.000 bereiken, 000 deg;Fahrenheit (100.000.000 deg; Celsius).