Lär dig mer om väte

Väte är det lättaste kemiska grundämnet i universum och kan binda till andra väteatomer och bilda en gas som har flera användningsområden.

Bild av Florencia Viadana på Unsplash

Väte är det kemiska grundämnet med den lägsta atommassan (1 u) och det lägsta atomantalet (Z = 1) bland alla hittills kända grundämnen. Trots att det är placerat i den första perioden av IA (alkalimetaller) -familjen i det periodiska systemet har väte inte fysikaliska och kemiska egenskaper som liknar elementen i denna familj och är därför inte en del av det. Generellt sett är väte det vanligaste elementet i hela universum och det fjärde mest förekommande elementet på planeten Jorden.

Väte har unika egenskaper, det vill säga det liknar inte något annat kemiskt element som är känt för människor. Väte deltar ofta i sammansättningen av flera typer av organiska och oorganiska ämnen, såsom metan och vatten. När det inte ingår i kemiska ämnen finns det uteslutande i gasform, vars formel är H2.

I sitt naturliga tillstånd och under normala förhållanden är väte en färglös, luktfri och smaklös gas. Det är en molekyl med stor förmåga att lagra energi och av denna anledning har dess användning som en förnybar källa av elektrisk och termisk energi forskats mycket.

Upptäckt av väte

I mitten av 1500-talet beslutade Pareselsvs att sätta några metaller i reaktion med syror och slutade med att få väte. Även om det tidigare testats lyckades Henry Cavendish separera väte från brandfarliga gaser och ansåg det som ett kemiskt grundämne 1766.

Att inte vara en metall, än mindre en ametal, utgör sin egenart i det periodiska systemet. År 1773 gav Antoine Lavoisier den kemiska komponenten namnet väte, som härrör från grekiska hydro och gener , och betyder vattengenerator.

Väte i naturen

Väte är en del av den kemiska sammansättningen av flera organiska ämnen (proteiner, kolhydrater, vitaminer och lipider) och oorganiska ämnen (syror, baser, salter och hydrider);
I atmosfärisk luft är den närvarande i gasformet, representerad av molekylformen H2, som bildas genom den kovalenta bindningen mellan två väteatomer;
Väte utgör också vattenmolekyler, en viktig resurs för livet.

Vätekällor

På jorden finns inte väte i sin renaste form utan i den kombinerade formen (kolväten och derivat). Av denna anledning måste väte utvinnas från flera källor. De viktigaste källorna till väte är:

Naturgas;
Etanol;
Metanol;
Vatten;
Biomassa;
Metan;
Alger och bakterier;
Bensin och diesel.

Kännetecken för atomväte

Den har tre isotoper (atomer med samma atomnummer och olika massnummer), vilka är protium (1H1), deuterium (1H2) och tritium (1H3);
Den presenterar endast en elektronisk nivå;
Den har en enda proton i sin kärna;
Den har bara en elektron på sin elektroniska nivå;
Antalet neutroner beror på isotopen - propium (0 neutroner), deuterium (1 neutron) och tritium (2 neutroner);
Den har en av de minsta atomstrålarna i det periodiska systemet;
Den har större elektronegativitet än något metallelement;
Den har större joniseringspotential än något metalliskt element;
Det är en atom som kan omvandla sig till en katjon (H +) eller en anjon (H-).

Väteatomens stabilitet uppnås när den tar emot en elektron i valensskalet (atomens yttersta skal). I jonbindningar interagerar väte uteslutande med en metall och får en elektron från den. I kovalenta bindningar delar väte sin elektron med en ametal eller med sig själv och bildar enkla bindningar.

Molekylära väteegenskaper (H2)

Vid rumstemperatur finns den alltid i gasform;
Det är en brandfarlig gas;
Dess smältpunkt är -259,2 ° C;
Dess kokpunkt är -252,9 ° C;
Den har en molmassa lika med 2 g / mol, eftersom den är den lättaste gasen;
Den har en sigma kovalent bindning, typ ss, mellan de två inblandade väteatomerna;
Mellan atomer delas två elektroner;
Den har linjär geometri;
Dess molekyler är icke-polära;
Dess molekyler interagerar med hjälp av inducerade dipolkrafter.

Molekylärt väte har stor kemisk affinitet med flera föreningar. Denna egenskap avser förmågan hos ett ämne att reagera med det andra, för även om två eller flera ämnen bringas i kontakt, men det inte finns någon affinitet mellan dem, kommer reaktionen inte att ske. På detta sätt deltar den i reaktioner som hydrering, förbränning och enkelt utbyte.

Sätt att erhålla molekylärt väte (H2)

Fysisk metod

Molekylärt väte kan erhållas från atmosfärisk luft, eftersom det är en av de gaser som finns i denna blandning. För detta är det nödvändigt att utsätta den atmosfäriska luften för den fraktionerade flytande metoden och sedan för den fraktionerade destillationen.

Kemisk metod

Molekylärt väte kan erhållas genom specifika kemiska reaktioner, såsom:

Enkelt utbyte: reaktion där en icke-ädel metall (Me) förskjuter väte som finns i en oorganisk syra (HX) och bildar vilket salt som helst (MeX) och det molekylära väte (H2):

Me + HX → MeX + H2

Hydrering av kokskol (biprodukt av mineralkol): i denna reaktion samverkar kolet (C) i kolet med syret i vattnet (H2O) och bildar kolmonoxid och vätgas:

C + H2O → CO + H2

Vattenelektrolys: när vatten utsätts för elektrolysprocessen bildas syre och vätgas:

H2O (l) → H2 (g) + O2 (g)

Väteverktyg

Bränsle för raketer eller bilar;
Bågbrännare (använd elektrisk energi) för att skära metaller;
Svetsar;
Organiska synteser, närmare bestämt vid hydreringsreaktioner av kolväten;
Organiska reaktioner som omvandlar fett till vegetabiliska oljor;
Produktion av vätehalogenider eller hydrerade syror;
Produktion av metallhydrider, såsom natriumhydrid (NaH).

Vätebomb

Vätgasbomben, H-bomben eller den termonukleära bomben är den atombomb som har störst potential för förstörelse. Dess drift är resultatet av en kärnfusionsprocess, varför den också kan kallas en fusionsbomb.

Explosionen av en vätgasbomb härrör från fusionsprocessen, som äger rum under mycket höga temperaturer, cirka 10 miljoner grader Celsius. Produktionsprocessen för denna pump börjar med föreningen av väteisotoper, som kallas protium, deuterium och tritium. Sammanfogningen av väteisotoper får atomens kärna att generera ännu mer energi, detta beror på att heliumkärnor bildas, vars atommassa är fyra gånger större än väte.

Således blir kärnan som var lätt tung. Därför är kärnkraftsfusionsprocessen tusentals gånger mer våldsam än klyvningsprocessen. Styrkan hos en vätgasbomb kan nå 10 miljoner ton dynamit, vilket frigör radioaktivt material och elektromagnetisk strålning på en nivå som är mycket överlägsen den för atombomberna.

Det första testet av en vätgasbomb 1952 släppte en mängd energi motsvarande cirka 10 miljoner ton TNT. Det är värt att nämna att denna typ av reaktion är energikällan för stjärnor som solen. Den består av 73% väte, 26% helium och 1% andra element. Detta förklaras av det faktum att det finns fusionsreaktioner i dess kärna, där väteatomer smälter samman för att bilda heliumatomer.

Väte fakta

Molekylärt väte är lättare än luft och användes i styva luftskepp av den tyska greven Ferdinand von Zeppelin, därav namnet på luftskeppet;
Molekylärt väte kan syntetiseras av vissa bakterier och alger;
Väte kan användas för att producera ren energi.
Metangas (CH4) är en allt viktigare vätekälla.