Vodík: vlastnosti, izotopy, výroba a využití

Vodík je na Zemi ve své čisté formě obvykle plyn. Vodík je také jednou ze součástí molekuly vody. Vodík je důležitý, protože je palivem, které pohání Slunce a další hvězdy. Vodík tvoří přibližně 74 % celého vesmíru. Symbol vodíku v periodické tabulce prvků je H.

Čistý vodík se obvykle skládá ze dvou atomů vodíku spojených dohromady. Vědci je nazývají dvouatomové molekuly. Při smíchání s většinou ostatních prvků dochází k chemické reakci vodíku. Nemá barvu ani zápach.

Čistý vodík je v zemské atmosféře velmi vzácný. V přírodě se obvykle nachází ve vodě. Vodík je také ve všech živých organismech jako součást organických sloučenin, z nichž se živé organismy skládají. Kromě toho se atomy vodíku mohou spojovat s atomy uhlíku za vzniku uhlovodíků. Z těchto uhlovodíků se vyrábí ropa a další fosilní paliva, která se běžně používají k výrobě energie pro lidskou potřebu.

Vodík má tři izotopy, další se nazývají deuterium a tritium. Stejně jako běžný vodík mají oba pouze jeden proton a jeden elektron, ale deuterium má také jeden neutron a tritium dva. Tyto další typy vodíku jsou důležité pro jadernou energii a reakce v organické chemii.

Další fakta o vodíku:

• Při pokojové teplotě je to plyn
• V pevném stavu se chová jako kov.
• Je to nejlehčí prvek ve vesmíru.
• Je to nejběžnější prvek ve vesmíru.
• Při dotyku s plamenem hoří nebo exploduje.
• svítí fialově, když je ve stavu plazmy.

Vodík poprvé oddělil v roce 1671 Robert Boyle. Henry Cavendish jej v roce 1776 identifikoval jako samostatný prvek a zjistil, že jeho spalováním vzniká voda.

Antoine Lavoisier dal vodíku jméno z řeckého slova pro vodu "υδορ (vyslovuje se /HEEW-dor/) a gennen, což znamená "vytvářet", protože vytváří vodu v chemické reakci s kyslíkem.

Hlavní využití je v ropném průmyslu a při výrobě čpavku Haberovým procesem. Část se používá i jinde v chemickém průmyslu. Trochu se ho používá jako palivo, například v raketách pro kosmické lodě. Většina vodíku, který lidé používají, pochází z chemické reakce mezi zemním plynem a vodní párou.

Jaderná fúze

Jaderná fúze je velmi silný zdroj energie. Spočívá ve stlačování atomů k sobě za vzniku helia a energie, přesně tak, jak se to děje ve hvězdách, jako je Slunce, nebo ve vodíkové bombě. K jejímu spuštění je zapotřebí velké množství energie a zatím to není snadné. Velkou výhodou oproti jadernému štěpení, které se používá v dnešních jaderných elektrárnách, je, že při něm vzniká méně jaderného odpadu a nepoužívá se toxické a vzácné palivo, jako je uran. Na Slunci každou sekundu projde termojadernou fúzí více než 600 milionů tun vodíku.

Spalování vodíku

Elektrolýzou vody se voda pomocí elektřiny rozkládá na vodík a kyslík. Hořící vodík se spojí s molekulami kyslíku a vznikne pára (čistá vodní pára). Palivový článek spojuje vodík s molekulou kyslíku, přičemž se uvolňuje elektron jako elektrická energie. Z těchto důvodů se mnoho lidí domnívá, že vodíková energie časem nahradí ostatní syntetická paliva.

Vodík lze také použít jako palivo v palivovém článku nebo ho spalovat k výrobě tepla pro parní turbíny nebo spalovací motory. Vodík lze vyrábět z mnoha zdrojů, jako je uhlí, zemní plyn nebo elektřina, a proto představuje cenný doplněk energetické sítě; ve stejné roli jako zemní plyn. Takovou síť a infrastrukturu s vozidly na palivové články nyní plánuje řada zemí včetně Japonska, Koreje a mnoha evropských zemí. Díky tomu mohou tyto země nakupovat méně ropy, což představuje ekonomickou výhodu. Další výhodou je, že při použití v palivovém článku nebo spalování ve spalovacím motoru jako u vodíkového automobilu motor neznečišťuje životní prostředí. Vzniká pouze voda a malé množství oxidů dusíku.