Hva er egenskapene til hydrogen?

Hydrogenets egenskaper inkluderer at det i sin naturlige tilstand på jorden er en fargeløs, luktfri gass som er ekstremt brannfarlig.Det er det letteste elementet som er kjent for å eksistere i naturen, og tar i gjennomsnitt 75% av all massen i universet i stjerner, planeter og andre stjerners gjenstander.Hydrogen er også viktig for alt liv på jorden, der det utgjør 14% av levende materie etter vekt, da det lett danner bindinger med oksygen for å skape vann og karbon for å lage molekylene som er basen som levende strukturer og mest organiske molekylerer bygget.

Mens den mest tallrike formen for hydrogen er protium, der det bare har ett proton i atomkjernen og ett elektron i bane rundt kjernen, eksisterer to andre isotoper av hydrogen også.Protium utgjør 99,985% av alt naturlig hydrogen, og deuterium utgjør ytterligere 0,015% som har både et proton og nøytron i atomkjernen, som gir den en masse som er dobbelt så stor protium.Tritium er den tredje formen for hydrogen, som er ekstremt sjelden i naturen, men kan produseres kunstig.Det er ustabilt og viser radioaktivt forfall med en halveringstid på 12,32 år.Den har to nøytroner i atomkjernen for en proton, og er en nøkkelforbindelse produsert og brukt i hydrogenbombevåpen for å forbedre utbyttet deres, så vel som i kjernefysisk fisjonsenergiproduksjon, og i kjernefusjonsforskning.

Hydrogen, med bare ett elektron i bane, fører det til å være et svært reaktivt element som danner bindinger med mange andre elementer.I sin naturlige tilstand i atmosfæren binder den seg til et annet atom av hydrogen som oksygen gjør, for å danne H 2 .H 2 molekyler kan også være unike avhengig av spinnet til kjernene sine, med molekyler av H 2 der begge kjerner snurrer i samme retning som kalles orthydrogen, og de med motstridende spinn kjent som parahydrogen.Orthydrogen er den vanligste formen for H 2 ved normalt atmosfæretrykk og temperatur i gassform, men når den er avkjølt til væskeform som for rakettdrivstoff, orthydrogen endres til parahydrogen. De fysiske egenskapene til hydrogen og dets utbredte overflodpå land og i jordens hav gjør det til et viktig forskningsområde som en tilnærmet ubegrenset drivstoffforsyning.Alle former for fossilbasert drivstoff og alkoholer som bensin, naturgass og etanol er sammensatt av hydrokarbonkjeder der hydrogen, karbon og noen ganger oksygen er bundet sammen.Å skille ut rent hydrogen som en ren brennende, rikelig drivstoffkilde i seg selv gjøres enkelt, men kraften som er nødvendig for å bryte hydrogenfritt for kjemiske bindinger og deretter avkjøle den for lagring tar ofte mer energi enn det rene hydrogenet i seg selv kan generere.Av denne grunn betyr egenskapene til hydrogen at dets vanligste bruksområder er der det finnes i kjemiske bindinger med andre elementer. Forskning på fusjonsenergiproduksjon er også avhengig av de kjemiske egenskapene til hydrogenforbindelsene deuterium og tritium.Egenskapene til hydrogen som brukes av alle stjerner smelter sammen atomer av hydrogen sammen under intenst trykk for å frigjøre helium og energi i form av lys og varme.Tilsvarende trykk genereres i forskningsanlegg ved bruk av kraftige magnetfelt, treghetsfulle innesperringslasere eller elektriske pulser i USA, Europa og Japan. Når fusjonen av hydrogenatomer finner sted, opprettes et heliumatom som bærer 20% av overflødig energi fra prosessen, og 80% av energien bæres av et fritt nøytron.Denne nøytronenergien eller varmen blir deretter absorbert av en væske for å skape damp og drive en turbin for å produsere strøm.Prosessen er fortsatt eksperimentell, men fra 2011. Dette skyldes det enorme presset som må opprettholdes for å smelte sammen hydrogenatomer sammen kontinuerlig og for å lage maskiner som kan tåle temperaturer produsert i fusjon som når 212 000, 000 deg;Fahrenheit (100.000.000 og deg; Celsius).