Tillbaka till Elementlistan
 |
Hydrogen erkändes som ett distinkt ämne av Henry Cavendish 1776. Diagram över en enkel väteatom. |
Väte
| Atomnummer: | 1 | Atomradie: | 120 pm (Van der Waals) |
| Atomsymbol: | H | Smältpunkt: | -259.16 °C |
| Atomvikt: | 1.008 | Skokpunkt: | -252.879 °C |
| Elektronkonfiguration: | 1s1 | Oxideringstillstånd: | -1, +1 (en amfoterisk oxid) |
Historia
Från det grekiska ordet hydro (vatten), och genes (bildar). Väte erkändes som ett distinkt ämne av Henry Cavendish 1776. Diagram över en enkel väteatom.
Väte är det vanligaste av alla grundämnen i universum. De tyngre grundämnena har ursprungligen tillverkats av väteatomer eller av andra grundämnen som ursprungligen tillverkats av väteatomer.
Källor
Väte beräknas utgöra mer än 90 % av alla atomer – tre fjärdedelar av universums massa! Detta grundämne finns i stjärnorna och spelar en viktig roll för att driva universum genom både proton-proton-reaktionen och kol-kvävecykeln. Vätgasfusionsprocesser i stjärnor frigör enorma mängder energi genom att kombinera väteämnen för att bilda helium.
Produktionen av väte enbart i USA uppgår till cirka 3 miljarder kubikfot per år. Vätgas framställs genom
- ånga på upphettat kol,
- nedbrytning av vissa kolväten med värme,
- reaktion av natrium- eller kaliumhydroxid på aluminium
- elektrolys av vatten eller
- förflyttning från syror genom vissa metaller.
Vätgas i flytande form är viktigt inom kryogenik och vid studier av supraledning, eftersom dess smältpunkt endast ligger 20 grader över den absoluta nollpunkten.
Tritium produceras lätt i kärnreaktorer och används vid tillverkningen av vätgasbomben.
Vätgas är den primära beståndsdelen i Jupiter och de andra gasjätteplaneterna. På ett visst djup i planetens inre är trycket så stort att fastmolekylärt väte omvandlas till fast metalliskt väte.
År 1973 kan en grupp ryska experimentatorer ha framställt metalliskt väte vid ett tryck på 2,8 Mbar. Vid övergången ändrades densiteten från 1,08 till 1,3 g/cm3. Tidigare, 1972, rapporterade en grupp i Livermore, Kalifornien, om ett liknande experiment där de observerade en tryck-volympunkt med centrum vid 2 Mbar. Enligt prognoser kan metalliskt väte vara metastabilt; andra har förutspått att det skulle vara en supraledare vid rumstemperatur.
Föreningar
Och även om rent väte är en gas finner vi mycket lite av det i vår atmosfär. Vätgas är så lätt att vätgasen i obunden form får tillräcklig hastighet vid kollisioner med andra gaser för att snabbt slungas ut ur atmosfären. På jorden förekommer väte huvudsakligen i kombination med syre i vatten, men det finns också i organisk materia som levande växter, petroleum, kol osv. Det förekommer som fritt grundämne i atmosfären, men endast mindre än 1 ppm i volymprocent. Vätgas är den lättaste av alla gaser och kombineras med andra grundämnen – ibland explosivt – för att bilda föreningar.
Användningar
Stora mängder väte behövs kommersiellt för kvävefixering med Haber-ammoniakprocessen och för hydrering av fetter och oljor. Det används också i stora mängder vid metanolproduktion, hydrodealkylering, hydrokrackning och väteavsvavling. Andra användningsområden är raketbränsle, svetsning, framställning av saltsyra, reducering av metalliska malmer och fyllning av ballonger.
Höjningseffekten av 1 kubikfot vätgas är ca 0,07 lb vid °C, 760 mm tryck.
Vätgasbränslecellen är en teknik under utveckling som kommer att göra det möjligt att få fram stora mängder elkraft med hjälp av en källa av vätgas.
Det övervägs att skapa en hel ekonomi baserad på sol- och kärnkraftsgenererad vätgas. Allmänhetens acceptans, höga kapitalinvesteringar och den höga kostnaden för vätgas i förhållande till dagens bränslen är bara några av de problem som en sådan ekonomi står inför. Kraftverken skulle placeras i avlägsna områden och elektrolysa havsvatten. Den vätgas som produceras skulle transporteras till avlägsna städer med hjälp av rörledningar. Föroreningsfri vätgas skulle kunna ersätta naturgas, bensin osv. och fungera som reduktionsmedel i metallurgi, kemisk bearbetning, raffinering osv. Det skulle också kunna användas för att omvandla avfall till metan och eten.
Former
Frånsett isotoper har det visat sig att vätgas under vanliga förhållanden är en blandning av två typer av molekyler, s.k. ortho- och para-vätgas, som skiljer sig från varandra genom spinnet hos deras elektroner och atomkärnor.
Normalt väte vid rumstemperatur innehåller 25 % av paraformen och 75 % av orthoformen. Ortoform kan inte framställas i rent tillstånd. Eftersom de två formerna skiljer sig åt i energi skiljer sig också de fysikaliska egenskaperna åt. Smält- och kokpunkten för paraväte är ca 0,1 °C lägre än för normalt väte.
Isotoper
Den vanliga isotopen av väte, H, kallas protium, de andra två isotoperna ärDeuterium (en proton och en neutron) och Tritium (en protron och två neutroner). Vätgas är det enda grundämne vars isotoper har fått olika namn. Deuterium och tritium används båda som bränsle i kärnfusionsreaktorer. En deuteriumatom finns i cirka 6 000 vanliga väteatomer.
Deuterium används som moderator för att bromsa neutroner. Tritiumatomer förekommer också men i mycket mindre proportioner. Tritium produceras lätt i kärnreaktorer och används vid tillverkningen av vätebomber (fusionsbomber). Det används också som radioaktivt ämne vid tillverkning av självlysande färger och som spårämne.