Wodór jest pierwszym pierwiastkiem w układzie okresowym z jednym protonem i jednym elektronem. Dzięki temu jest to również najlżejszy pierwiastek w układzie okresowym pierwiastków o masie zaledwie 1,0079 amu (jednostek masy atomowej). Jest to również najobfitszy pierwiastek we wszechświecie.
Przeczytaj więcej o znaczeniu wodoru.
Wodór jest również wysoce łatwopalny i łatwo pali się lub eksploduje nawet w niskich stężeniach.
Właściwości wodoru
Wodór ma w swoim jądrze jeden proton i jeden elektron. Najpopularniejszy izotop wodoru nie zawiera neutronów.
To sprawia, że wodór jest jednym z najlepszych pierwiastków podczas formowania wiązania kowalencyjne z innymi cząsteczkami i pierwiastkami. W rzeczywistości może tworzyć wiązanie kowalencyjne z prawie każdym pierwiastkiem układu okresowego pierwiastków ze względu na pojedynczy proton i elektron.
Oznacza to również, że pojedyncze atomy wodoru są niezwykle rzadkie. Często się tworzy wodór, który jest dwuatomową formą wodoru (H2).
W normalnych warunkach temperatury i ciśnienia na Ziemi wodór nie ma zapachu, jest nietoksyczny, bez smaku, bezbarwny i niemetaliczny. Wodór ma gęstość 0,89 g/l (mniej gęsty niż powietrze) i ma temperaturę topnienia około -259°C i temperaturę wrzenia około -252,9°C.
Czy wodór jest łatwopalny?
Tak więc wielkie pytanie: czy wodór jest łatwopalny? Krótka odpowiedź brzmi tak jest wysoce łatwopalny, ale z tą odpowiedzią należy wyjaśnić kilka rzeczy.
Kiedy mówi się, że wodór jest łatwopalny, nie oznacza to elementarnej formy wodoru. To jest dwuatomowy wodór który jest bardzo łatwopalny. Wiele substancji łatwopalnych musi mieć wysokie stężenie, aby mogły się spalić lub zapalić, ale w przypadku wodoru tak nie jest. Wodór będzie spalał się w stężeniu od 4% do 75%.
Reakcja na to spalanie to:
2H2(Gaz) + O2 (Gaz) = 2H2O (ciecz) + energia 572 kJ (286 kJ/mol H2)
Eksplozje i spalanie wodoru mogą wystąpić przy prostej iskrze i zwiększonym cieple. Jednak zaobserwowano również, że pali się pod wpływem światła słonecznego, a nawet bardzo niewielki wzrost temperatury ze względu na jego wysoce reaktywny charakter.
Paliwo wodorowe
Pomimo wysoce wybuchowej i łatwopalnej jakości wodoru, ludzie znaleźli wiele zastosowań wodoru, które są bezpośrednio związane z jego palnością.
Być może najczęstszym jest paliwo wodorowe i ogniwa paliwowe. Paliwo wodorowe łączy wodór i tlen w celu wytworzenia elektryczności i energii wodorowej.
Paliwo wodorowe jest ekscytujące, ponieważ jest „czystym” źródłem energii, które wytwarza wodę i energię tylko w reakcji (jak widać w powyższym równaniu spalania). Inne źródła paliwa, takie jak gaz i ropa, wytwarzają szkodliwe gazy i emisje, które są szkodliwe dla środowiska. Ludzie znaleźli zastosowania do dostarczania energii wodorowej do domów, samochodów, przenośnych źródeł energii i nie tylko.
Przeczytaj więcej o paliwie wodorowym a paliwie kopalnym.
Inne zastosowania wodoru
Gazowy wodór jest również wykorzystywany w wielu procesach przemysłowych i produkcyjnych, zwłaszcza tych, które wykorzystują ropę naftową, a także tych, które wymagają uwodornienia produktów, takich jak oleje uwodornione.
Inne powszechne zastosowania wodoru obejmują:
- Użyj jako chłodziwa
- Aplikacje spawalnicze
- Wcześniejsze zastosowanie w balonach powietrznych i sterowcach
Naukowcy odkryli moc spalania wodoru i inne właściwości wodoru i wykorzystali te informacje do stworzenia bomb wodorowych, zwanych również bombami fuzyjnymi. Bomby te zmuszają wiele jąder wodoru do połączenia się w atomy helu w procesie zwanym połączenie.
Dzieje się to w wysokich temperaturach i powoduje powstanie ogromnej ilości energii, co jest znane jako eksplozja. W bombach fuzyjnych stosuje się wodór, ponieważ są one bardzo lekkie i mają najmniejszy opór łączenia jąder (nie zmniejsza to jednak mocy bomby wodorowej).