Waterstof (element)

Waterstof is het scheikundige element met het symbool H en atoomnummer 1. Het heeft een standaard atoomgewicht van 1,008, wat betekent dat het het lichtste element in het periodiek systeem is. Waterstof is het meest voorkomende chemische element in het heelal: 75% van alle baryonische massa bestaat uit waterstof. Sterren bestaan voor het grootste deel uit waterstof. De meest voorkomende isotoop van waterstof heeft één proton met één elektron dat eromheen draait.

Bij normale temperatuur en druk heeft waterstof geen kleur, geur of smaak, is het niet giftig, is het een niet-metaal en brandt het zeer gemakkelijk. Als het alleen is, bindt het zich meestal met zichzelf tot H2

Waterstof in de natuur

In zijn pure vorm op aarde is waterstof meestal een gas. Waterstof is ook een van de onderdelen waaruit een watermolecuul bestaat. Waterstof is belangrijk omdat het de brandstof is die de zon en andere sterren aandrijft. Waterstof maakt ongeveer 74% uit van het hele heelal. Het symbool van waterstof in het Periodiek Systeem der Elementen is H.

Zuivere waterstof bestaat gewoonlijk uit twee waterstofatomen die met elkaar verbonden zijn. Wetenschappers noemen dit diatomische moleculen. Waterstof reageert chemisch als het met de meeste andere elementen wordt gemengd. Het heeft geen kleur of geur.

Zuivere waterstof is zeer zeldzaam in de atmosfeer van de aarde. In de natuur zit het meestal in water. Waterstof zit ook in alle levende wezens, als onderdeel van de organische verbindingen waaruit levende wezens zijn opgebouwd. Bovendien kunnen waterstofatomen zich verbinden met koolstofatomen om koolwaterstoffen te vormen. Aardolie en andere fossiele brandstoffen zijn gemaakt van deze koolwaterstoffen en worden gewoonlijk gebruikt om energie te produceren voor menselijk gebruik.

Waterstof heeft drie isotopen; de andere heten deuterium en tritium. Net als gewone waterstof hebben ze allebei maar één proton en één elektron, maar deuterium heeft ook één neutron en tritium heeft er twee. Deze andere soorten waterstof zijn belangrijk in kernenergie en organische scheikundige reacties.

Enkele andere feiten over waterstof:

  • Het is een gas bij kamertemperatuur
  • Het gedraagt zich als metaal wanneer het vast is.
  • Het is het lichtste element in het heelal.
  • Het is het meest voorkomende element in het heelal.
  • Het brandt of explodeert als het in aanraking komt met een vlam.
  • gloeit paars op als het in plasma staat is.

Geschiedenis van Waterstof

Waterstof werd in 1671 voor het eerst gescheiden door Robert Boyle. Henry Cavendish identificeerde het in 1776 als een afzonderlijk element en ontdekte dat verbranding ervan water maakte.

Antoine Lavoisier gaf waterstof zijn naam, van het Griekse woord voor water, 'υδορ (uitgesproken als /HEEW-dor/) en gennen wat "genereren" betekent, omdat het water vormt in een chemische reactie met zuurstof.

Toepassingen van Waterstof

Het wordt voornamelijk gebruikt in de aardolie-industrie en bij de productie van ammoniak volgens het Haber-proces. Een deel wordt elders in de chemische industrie gebruikt. Een klein beetje wordt gebruikt als brandstof, bijvoorbeeld in raketten voor ruimtevaartuigen. De meeste waterstof die mensen gebruiken, is afkomstig van een chemische reactie tussen aardgas en stoom.

Kernfusie

Kernfusie is een zeer krachtige energiebron. Het berust op het samendrukken van atomen om helium en energie te maken, precies zoals gebeurt in een ster zoals de zon, of in een waterstofbom. Dit vergt een grote hoeveelheid energie om op gang te komen, en is nog niet gemakkelijk te verwezenlijken. Een groot voordeel ten opzichte van kernsplitsing, dat in de huidige kerncentrales wordt gebruikt, is dat er minder kernafval ontstaat en dat er geen giftige en zeldzame brandstof als uranium wordt gebruikt. Meer dan 600 miljoen ton waterstof ondergaat elke seconde kernfusie op de zon.

Verbranding van waterstof

Bij de elektrolyse van water wordt water met behulp van elektriciteit gesplitst in waterstof en zuurstof. Verbranding van waterstof verbindt zich met zuurstofmoleculen om stoom te maken (pure waterdamp). Een brandstofcel combineert waterstof met een zuurstofmolecule, waarbij een elektron vrijkomt als elektriciteit. Om deze redenen geloven veel mensen dat waterstofenergie uiteindelijk andere synthetische brandstoffen zal vervangen.

Waterstof kan ook worden gebruikt als brandstof in een brandstofcel, of worden verbrand om warmte te maken voor stoomturbines of interne verbrandingsmotoren. Waterstof kan worden gemaakt uit vele bronnen, zoals steenkool, aardgas of elektriciteit, en vormt daarom een waardevolle aanvulling op het elektriciteitsnet; in dezelfde rol als aardgas. Een dergelijk net en een dergelijke infrastructuur met brandstofcelvoertuigen wordt nu gepland door een aantal landen, waaronder Japan, Korea en veel Europese landen. Hierdoor kunnen deze landen minder aardolie kopen, wat een economisch voordeel is. Het andere voordeel is dat bij gebruik in een brandstofcel of verbranding in een verbrandingsmotor zoals in een waterstofauto, de motor geen vervuiling veroorzaakt. Er ontstaat alleen water, en een kleine hoeveelheid stikstofoxiden.


AlegsaOnline.com - 2020 / 2021 - License CC3