Waterstof is het eerste element op het periodiek systeem met één proton en één elektron. Dit maakt het ook het lichtste element op het periodiek systeem met een gewicht van slechts 1.0079 amu (atomaire massa-eenheden). Het is ook het meest voorkomende element in het universum.
Lees meer over het belang van waterstof.
Waterstof is ook zeer ontvlambaar en zal gemakkelijk ontbranden of exploderen, zelfs bij lage concentraties.
Eigenschappen van waterstof
Waterstof heeft één proton en één elektron in de kern. De meest voorkomende isotoop van waterstof heeft geen neutronen.
Dit maakt waterstof een van de beste elementen bij het vormen covalente bindingen met andere moleculen en elementen. In feite kan het een covalente binding vormen met bijna elk element op het periodiek systeem vanwege zijn enkele proton en elektron.
Dit betekent ook dat afzonderlijke waterstofatomen uiterst zeldzaam zijn. Het vormt gewoonlijk Hydrogen gas, een twee-atomige vorm van waterstof (H2).
Onder normale temperatuur- en drukomstandigheden op aarde heeft waterstof geen geur, is het niet giftig, smaakloos, kleurloos en niet-metaalachtig. Waterstof heeft een dichtheid van 0,89 g/L (minder dicht dan lucht), en heeft een smeltpunt van ongeveer -259 °C en een kookpunt van ongeveer -252,9 °C.
Is waterstof ontvlambaar?
Dus de grote vraag: is waterstof ontvlambaar? Het korte antwoord is: Ja het is licht ontvlambaar, maar er zijn een paar dingen die met dit antwoord moeten worden opgelost.
Als er wordt gezegd dat waterstof ontvlambaar is, betekent dit niet de elementaire vorm van waterstof. Het is de diatomisch waterstofgas dat is zeer licht ontvlambaar. Veel brandbare stoffen moeten een hoge concentratie hebben om daadwerkelijk te kunnen ontbranden of vlam te vatten, maar dat is niet het geval bij waterstof. Waterstof zal ontbranden bij concentraties zo laag als 4 procent tot 75 procent.
De reactie voor deze verbranding is:
2H2(Gas) + Uit2 (Gas) = 2H2O (Vloeistof) + 572 kJ energie (286kJ/mol H2)
Explosies en verbranding van waterstof kunnen plaatsvinden met een simpele vonk en verhoogde hitte. Het is echter ook waargenomen dat het ontbrandt bij blootstelling aan zonlicht en zelfs zeer kleine temperatuurstijgingen vanwege de zeer reactieve aard.
waterstof brandstof
Ondanks de zeer explosieve en ontvlambare kwaliteit van waterstofgas, hebben mensen veel toepassingen voor waterstof gevonden die direct verband houden met de ontvlambaarheid ervan.
Misschien wel de meest voorkomende is waterstofbrandstof en brandstofcellen. Waterstofbrandstof combineert waterstof en zuurstof om elektriciteit en waterstofkracht te creëren.
Waterstofbrandstof is opwindend omdat het een "schone" energiebron is die alleen water en energie produceert wanneer het reageert (zoals je kunt zien in de verbrandingsvergelijking hierboven). Andere brandstofbronnen zoals gas en olie produceren schadelijke gassen en emissies die schadelijk zijn voor het milieu. Mensen hebben toepassingen gevonden om waterstof naar huizen, auto's, draagbare energiebronnen en meer te brengen.
Lees meer over waterstofbrandstof versus fossiele brandstof.
Andere toepassingen voor waterstof
Waterstofgas wordt ook gebruikt in veel industriële en productieprocessen, met name die waarbij aardolie wordt gebruikt, evenals in processen die hydrogenering van producten zoals gehydrogeneerde oliën vereisen.
Andere veel voorkomende toepassingen voor waterstof zijn onder meer:
- Gebruik als koelvloeistof
- Lastoepassingen
- Eerder gebruik in luchtballonnen en luchtschepen
Wetenschappers ontdekten de kracht van waterstofverbranding en de andere eigenschappen van waterstof en gebruikten die informatie om waterstofbommen te maken, ook wel fusiebommen genoemd. Deze bommen dwingen meerdere waterstofkernen om te combineren tot heliumatomen in een proces genaamd fusie.
Dit gebeurt bij hoge temperaturen en resulteert in een enorme afgifte van energie, die bekend staat als een explosie. Waterstof wordt gebruikt in deze fusiebommen omdat ze erg licht zijn en de minste weerstand hebben tegen het verbinden van kernen (dit vermindert echter niet de kracht van de waterstofbom).
