Back to Elements List

Wodór został uznany za odrębną substancję przez Henry’ego Cavendisha w 1776 roku. Schemat prostego atomu wodoru.

Wodór

Liczba atomowa:	1	Promień atomowy:	120 pm (Van der Waals)
Symbol atomowy:	H	Kolejność topnienia:	-259.16 °C
Waga atomowa:	1.008	Punkt wrzenia:	-252.879 °C
Konfiguracja elektronowa:	1s1	Stany utlenienia:	-1, +1 (tlenek amfoteryczny)

Historia

Z greckiego słowa hydro (woda), i gen (tworzący). Wodór został uznany za odrębną substancję przez Henry’ego Cavendisha w 1776 roku. Schemat prostego atomu wodoru.

Wodór jest najobficiej występującym ze wszystkich pierwiastków we wszechświecie. Cięższe pierwiastki powstały pierwotnie z atomów wodoru lub z innych pierwiastków, które pierwotnie powstały z atomów wodoru.

Źródła

Szacuje się, że wodór stanowi ponad 90% wszystkich atomów — trzy czwarte masy wszechświata! Pierwiastek ten występuje w gwiazdach i odgrywa ważną rolę w zasilaniu wszechświata zarówno poprzez reakcję proton-proton, jak i cykl węglowo-azotowy. Procesy fuzji wodorowej w gwiazdach uwalniają ogromne ilości energii poprzez łączenie hydrogenów w hel.

Produkcja wodoru w samych Stanach Zjednoczonych wynosi około 3 miliardów stóp sześciennych rocznie. Wodór jest otrzymywany przez

• parę na ogrzanym węglu,
• rozkład niektórych węglowodorów za pomocą ciepła,
• reakcję wodorotlenku sodu lub potasu z aluminium
• elektrolizę wody lub
• wypieranie z kwasów przez niektóre metale.

Płynny wodór jest ważny w kriogenice i w badaniach nad nadprzewodnictwem, ponieważ jego temperatura topnienia wynosi tylko 20 stopni powyżej zera bezwzględnego.

Tryt jest łatwo wytwarzany w reaktorach jądrowych i jest używany do produkcji bomby wodorowej.

Wodór jest podstawowym składnikiem Jowisza i innych planet gazowych olbrzymów. Na pewnej głębokości we wnętrzu planety ciśnienie jest tak duże, że stały wodór cząsteczkowy przekształca się w stały wodór metaliczny.

W 1973 roku grupa rosyjskich eksperymentatorów mogła wyprodukować wodór metaliczny pod ciśnieniem 2,8 Mbar. Przy przejściu gęstość zmieniła się z 1,08 do 1,3 g/cm3. Wcześniej, w 1972 roku, w Livermore w Kalifornii, grupa również donosiła o podobnym eksperymencie, w którym zaobserwowano punkt ciśnienia-objętości skupiony na 2 Mbar. Przewidywania mówią, że metaliczny wodór może być metastabilny; inni przewidywali, że będzie nadprzewodnikiem w temperaturze pokojowej.

Związki

Although czysty wodór jest gazem, znajdujemy go bardzo mało w naszej atmosferze. Wodór jest tak lekki, że nie połączony z innymi gazami nabiera takiej prędkości w zderzeniach z nimi, że szybko zostaje wyrzucony z atmosfery. Na Ziemi wodór występuje głównie w połączeniu z tlenem w wodzie, ale jest on również obecny w materii organicznej, takiej jak żywe rośliny, ropa naftowa, węgiel itp. Jest on obecny jako wolny element w atmosferze, ale tylko mniej niż 1 ppm objętości. Najlżejszy ze wszystkich gazów, wodór łączy się z innymi pierwiastkami – czasami wybuchowo – tworząc związki.

Użytki

Wielkie ilości wodoru są wymagane komercyjnie do wiązania azotu w procesie amoniakalnym Habera oraz do uwodornienia tłuszczów i olejów. Jest on również używany w dużych ilościach w produkcji metanolu, w hydrodealkilacji, hydrokrakingu i hydroodsiarczania. Inne zastosowania obejmują paliwo rakietowe, spawanie, produkcję kwasu chlorowodorowego, redukcję rud metali i napełnianie balonów.

Siła nośna 1 stopy sześciennej wodoru wynosi około 0,07 lb w temperaturze °C, przy ciśnieniu 760 mm.

Wodorowe ogniwo paliwowe jest rozwijającą się technologią, która pozwoli na uzyskanie dużych ilości energii elektrycznej przy użyciu źródła wodoru.

Rozważa się stworzenie całej gospodarki opartej na wodorze generowanym przez energię słoneczną i jądrową. Akceptacja społeczna, wysokie nakłady inwestycyjne i wysoki koszt wodoru w porównaniu z dzisiejszymi paliwami to tylko niektóre z problemów stojących przed taką gospodarką. Zlokalizowane w odległych regionach elektrownie poddawałyby wodę morską elektrolizie, a wyprodukowany wodór byłby transportowany rurociągami do odległych miast. Wolny od zanieczyszczeń wodór mógłby zastąpić gaz ziemny, benzynę itp. i mógłby służyć jako czynnik redukujący w metalurgii, przetwórstwie chemicznym, rafinacji itp. Mógłby być również wykorzystywany do przekształcania śmieci w metan i etylen.

Formy

Abstrahując od izotopów, wykazano, że w zwykłych warunkach hydrogaz jest mieszaniną dwóch rodzajów cząsteczek, znanych jako orto- i para-wodór, które różnią się od siebie spinem ich elektronów i jąder.

Normalny wodór w temperaturze pokojowej zawiera 25% formy para i 75% formy orto. Forma orto nie może być przygotowany w stanie czystym. Ponieważ te dwie formy różnią się energią, właściwości fizyczne również się różnią. Temperatury topnienia i wrzenia para-wodoru są o około 0,1°C niższe niż w przypadku zwykłego wodoru.

Izotopy

Zwykły izotop wodoru, H, jest znany jako Protium, pozostałe dwa izotopy to Deuter (proton i neutron) i Tryt (protron i dwa neutrony). Wodór jest jedynym pierwiastkiem, którego izotopom nadano różne nazwy. Zarówno deuter, jak i tryt są wykorzystywane jako paliwo w reaktorach syntezy jądrowej. Jeden atom deuteru znajduje się w około 6000 zwykłych atomów wodoru.

Deuter jest używany jako moderator spowalniający neutrony. Atomy trytu są również obecne, ale w znacznie mniejszych proporcjach. Tryt jest łatwo produkowane w reaktorach jądrowych i jest używany w produkcji bomby wodorowej (fusion). Jest on również stosowany jako środek radioaktywny w produkcji farb świecących oraz jako znacznik.

.