Vilka är väteens egenskaper?
Egenskaperna hos väte inkluderar att det i sitt naturliga tillstånd på jorden är en färglös, luktfri gas som är extremt brandfarlig.Det är det lättaste elementet som är känt att existera i naturen och tar upp i genomsnitt 75% av all massan i universum i stjärnor, planeter och andra stjärnobjekt.Väte är också viktigt för allt liv på jorden, där det utgör 14% av levande material efter vikt, eftersom det lätt bildar bindningar med syre för att skapa vatten och kol för att skapa molekylerna som är basen som levande strukturer och de flesta organiska molekylerär byggda.
Medan den vanligaste formen av väte är protium, där den bara har en proton i sin atomkärna och en elektron i bana runt kärnan, finns det också två andra isotoper av väte.Protium står för 99.985% av allt naturligt väte, och deuterium står för ytterligare en nästan 0,015% med både en proton och neutron i atomkärnan, vilket ger den en massa som är dubbelt så stor som protium.Tritium är den tredje formen av väte, som är mycket sällsynt i naturen, men kan produceras konstgjort.Det är instabilt och ställer ut radioaktivt förfall med en halveringstid på 12,32 år.Den har två neutroner i atomkärnan för en proton och är en nyckelförening som produceras och används i vätebombvapen för att förbättra deras utbyte, såväl som i kärnkraftsproduktion och i kärnfusionsforskning.
De kemiska egenskaperna förVäte, med bara en elektron i bana, leder till att det är ett mycket reaktivt element som bildar bindningar med många andra element.I sitt naturliga tillstånd i atmosfären binds det till en annan väteatom som syre gör, för att bilda H 2 .H 2 molekyler kan också vara unika beroende på snurr av deras kärnor, med molekyler av H 2 där båda kärnorna snurrar i samma riktning som kallas ortohydrogen, och de med motsatta spinn kända som parahydrogen.Ortohydrogen är den vanligaste formen av H 2 vid normalt atmosfärstryck och temperatur i gasform, men när den kyls till flytande form såsom för raketbränsle, ortohydrogenförändringar av parahydrogen.
De fysiska egenskaperna hos väte och dess utbredda överflödPå land och på jorden gör haven det till ett viktigt forskningsområde som en praktiskt taget obegränsad bränsletillförsel.Alla former av fossilbaserade bränslen och alkoholer såsom bensin, naturgas och etanol består av kolvätekedjor där väte, kol och ibland syre är bundna samman.Att separera rent väte som en renförbränning, riklig bränslekälla i sig görs lätt, men den kraft som krävs för att bryta väte fritt från kemiska bindningar och sedan kyla det för lagring tar ofta mer energi än det rena väteet självt kan generera.Av denna anledning innebär egenskaperna hos väte att dess vanligaste användningsområden är där det finns i kemiska bindningar med andra element.
Forskning om fusionsenergiproduktion förlitar sig också på de kemiska egenskaperna hos väteföreningarna deuterium och tritium.Egenskaperna hos väte som används av alla stjärnor säkringsatomer av väte tillsammans under intensivt tryck för att frigöra helium och energi i form av ljus och värme.Liknande påtryckningar genereras i forskningsanläggningar med hjälp av kraftfulla magnetfält, tröghets inneslutningslasrar eller elektriska pulser i USA, Europa och Japan.
När fusionen av väteatomer äger rum skapas en heliumatom som bär 20% av överskottsenergin från processen, och 80% av energin bärs av en fri neutron.Denna neutronenergi eller värme absorberas sedan av en vätska för att skapa ånga och driva en turbin för att producera elektricitet.Processen är dock fortfarande experimentell, från och med 2011. Detta beror på de enorma tryck som måste upprätthållas för att smälta väteatomer kontinuerligt och för att tillverka maskiner som kan uthärda temperaturer som produceras i fusion som når 212 000, 000 deg;Fahrenheit (100 000 000 deg; Celsius).