Back to Elements List

Hydrogen blev anerkendt som et særskilt stof af Henry Cavendish i 1776. Diagram af et simpelt brintatom.

Hydrogen

Atomnummer:	1	Atomisk radius:	120 pm (Van der Waals)
Atomsymbol:	H	Smeltepunkt:	-259.16 °C
Atomvægt:	1.008	Skogningspunkt:	-252.879 °C
Elektronkonfiguration:	1s1	Oxidationstilstande:	-1, +1 (et amfoterisk oxid)

Historie

Fra det græske ord hydro (vand), og genes (danner). Hydrogen blev anerkendt som et særskilt stof af Henry Cavendish i 1776. Diagram af et simpelt hydrogenatom.

Hydrogen er det mest hyppige af alle grundstoffer i universet. De tungere grundstoffer blev oprindeligt fremstillet af brintatomer eller af andre grundstoffer, der oprindeligt blev fremstillet af brintatomer.

Kilder

Vidrogen anslås at udgøre mere end 90 % af alle atomer – tre fjerdedele af universets masse! Dette grundstof findes i stjernerne og spiller en vigtig rolle i universets drivkraft gennem både proton-proton-reaktionen og kulstof- og kvælstofkredsløbet. Stjernernes brintfusionsprocesser frigiver enorme mængder energi ved at kombinere hydrogener til helium.

Produktionen af brint alene i USA beløber sig til ca. 3 milliarder kubikfod om året. Brint fremstilles ved

• damp på opvarmet kulstof,
• nedbrydning af visse kulbrinter med varme,
• reaktion af natrium- eller kaliumhydroxid på aluminium
• elektrolyse af vand eller
• udskillelse fra syrer ved hjælp af visse metaller.

Væskebrinte er vigtig i kryogenikken og i studiet af superledning, da dens smeltepunkt kun er 20 grader over det absolutte nulpunkt.

Tritium fremstilles let i kernereaktorer og anvendes til fremstilling af brintbomben.

Vidrogen er den primære bestanddel af Jupiter og de andre gasgiganter. I en vis dybde i planetens indre er trykket så stort, at fastmolekylær brint omdannes til fast metallisk brint.

I 1973 har en gruppe russiske eksperimentatorer muligvis fremstillet metallisk brint ved et tryk på 2,8 Mbar. Ved overgangen ændrede densiteten sig fra 1,08 til 1,3 g/cm3. Tidligere, i 1972, iLivermore, Californien, rapporterede en gruppe også om et lignende eksperiment, hvor de observerede et tryk-volumenpunkt centreret ved 2 Mbar. Forudsigelser siger, at metallisk hydrogen kan være metastabil; andre har forudsagt, at det ville være en superleder ved stuetemperatur.

Forbindelser

Og selv om ren hydrogen er en gas, finder vi meget lidt af den i vores atmosfære. Brintgas er så let, at brint i uforbundet tilstand vil få tilstrækkelig hastighed ved kollisioner med andre gasser til, at de hurtigt vil blive skudt ud af atmosfæren. På jorden forekommer brint hovedsageligt i kombination med ilt i vand, men det findes også i organisk materiale som levende planter, petroleum, kul osv. Det er til stede som frit grundstof i atmosfæren, men kun i mindre end 1 ppm volumenprocent. Som den letteste af alle gasser kombinerer hydrogen sig med andre grundstoffer – nogle gange eksplosivt – for at danne forbindelser.

Anvendelser

Der er kommercielt behov for store mængder brint til nitrogenfiksering ved hjælp af Haber-ammoniakprocessen og til hydrogenering af fedtstoffer og olier. Det anvendes også i store mængder ved fremstilling af methanol, hydrodealkylering, hydrokrakning og hydroafsvovling. Andre anvendelser omfatter raketbrændstof, svejsning, fremstilling af saltsyre, reduktion af metalmalme og fyldning af balloner.

Den løftekraft, som 1 kubikfod brintgas har, er ca. 0,07 lb ved °C og 760 mm tryk.

Brændstofcellen er en teknologi under udvikling, som vil gøre det muligt at opnå store mængder elektrisk energi ved hjælp af en kilde af brintgas.

Det overvejes at indføre en hel økonomi baseret på sol- og kernekraftproduceret brint. Offentlighedens accept, høje kapitalinvesteringer og de høje omkostninger ved brint i forhold til de nuværende brændstoffer er blot nogle få af de problemer, som en sådan økonomi står over for. Kraftværkerne skal ligge i fjerntliggende områder og elektrolyse havvand, og den producerede brint skal transporteres til fjerne byer via rørledninger. Forureningsfri brint kunne erstatte naturgas, benzin osv. og kunne tjene som reduktionsmiddel i metallurgi, kemisk forarbejdning, raffinering osv. Det kunne også bruges til at omdanne affald til metan og ethylen.

Former

Selvom isotoper har det vist sig, at brintgas under almindelige forhold er en blanding af to slags molekyler, kendt som ortho- og para-brint, som adskiller sig fra hinanden på grund af deres elektroners og kernes spind.

Normal brint ved stuetemperatur indeholder 25% af paraformen og 75% af orthoformen. Orto-formen kan ikke fremstilles i ren tilstand. Da de to former er forskellige i energi, er de fysiske egenskaber også forskellige. Smelte- og kogepunktet for para-brint er ca. 0,1 °C lavere end for normal brint.

Isotoper

Den almindelige isotop af hydrogen, H, er kendt som protium, de to andre isotoper er deuterium (en proton og en neutron) og tritium (en protron og to neutroner). Brint er det eneste grundstof, hvis isotoper har fået forskellige navne. Deuterium og tritium anvendes begge som brændsel i kernefusionsreaktorer. Et deuteriumatom findes i ca. 6000 almindelige brintatomer.

Deuterium bruges som moderator til at bremse neutroner. Tritiumatomer er også til stede, men i meget mindre proportioner. Tritium produceres let i atomreaktorer og anvendes til fremstilling af brintbomber (fusionsbomber). Det anvendes også som radioaktivt stof til fremstilling af lysende maling og som sporstof.