Βικιπαίδεια

Υδρογόνο: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

Περιήγηση ιστορικού διαδραστικά
← Προηγούμενη διαφοράΕπόμενη διαφορά →
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
ΟπτικήΚώδικας wiki
Q43 (συζήτηση | συνεισφορές)
264 επεξεργασίες
Χωρίς σύνοψη επεξεργασίας
Ορθογραφική επιμέλεια
Γραμμή 73:
[[Αρχείο:Shuttle Main Engine Test Firing cropped edited and reduced.jpg|thumb|upright|left|Ένας από τους κύριους κινητήρες [[διαστημικό λεωφορείο|διαστημικού λεωφορείου]] καίγοντας μείγμα υδρογόνου και οξυγόνου παράγει μια σχεδόν αόρατη γαλάζια φλόγα σε πλήρη [[ώθηση]]]]
 
Το αέριο υδρογόνο («διυδρογόνοδιϋδρογόνο» ή «μοριακό υδρογόνο»)<ref>"Dihydrogen". O=CHem Directory. University of Southern Maine. Retrieved 2009-04-06.</ref> είναι εξαιρετικά εύφλεκτο και καίγεται στον αέρα σε ένα πολύ μεγάλο εύρος [[συγκέντρωση|συγκέντρωσης]], συγκεκριμένα 4 - 75% κατ' όγκο<ref>Carcassi, M.N.; Fineschi, F. (2005). "Deflagrations of H2–air and CH4–air lean mixtures in a vented multi-compartment environment". Energy 30 (8): 1439–1451. doi:10.1016/j.energy.2004.02.012.</ref>. Η [[ενθαλπία]] της καύσης του υδρογόνου είναι -286 kJ/mole:
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{2H_2 + O_2 \xrightarrow{} 2H_2O + 572 \;kJ} </math>
Γραμμή 96:
=== Στοιχειακές μοριακές αλλομορφές ===
 
{{κύριο|Ισομερείς αλλομορφές περιστροφής διυδρογόνουδιϋδρογόνου}}
[[Αρχείο:Liquid hydrogen bubblechamber.jpg|thumb|right|Τα πρώτα ίχνη παρατηρήθηκαν σε υγρό υδρογόνο (σε θάλαμο φυσαλίδων) στο Bevatron.
 
Γραμμή 135:
{{κύριο|Αντίδραση οξέος-βάσης}}
 
Η [[οξειδοαναγωγή|οξείδωση]] του υδρογόνου αφαιρεί το ηλετρόνιόηλεκτρόνιό του και δίνει H<sup>+</sup>, που δεν περιέχει ηλεκτρόνια και ο πυρήνας του αποτελείται συνήθως μόνο από ένα πρωτόνιο. Γι' αυτό συχνά το H<sup>+</sup> ονομάζεται «πρωτόνιο». Αυτό το χημικό είδιοςείδος είναι κεντρικό στη μελέτη των [[οξύ|οξέων]]. Σύμφωνα με την [[οξεοβασική θεωρία Μπρόνστιντ-Λόουρυ]] (''Brønsted–Lowry acid–base theory''), τα οξέα είναι (εξ' ορισμού) δότες πρωτονίων, ενώ οι [[βάση|βάσεις]] είναι δέκτες πρωτονίων.
 
Ένα «γυμνό» πρωτόνιο, H<sup>+</sup>, δεν μπορεί να υπάρξει ούτε σε ένα [[διάλυμα]] ούτε σε ιονικούς κρυστάλλους, γιατί εξαιτίας της ακαταμάχητης έλξης του για άλλα άτομα και μόρια, παραμένει ενωμένο με κάποια από αυτά. Ωστόσο, ο όρος «πρωτόνιο» πολλές φορές χρησιμοποιείται χαλαρά και μεταφορικά για να αναφερθεί στο θετικά φορτισμένο ή κατιονικό υδρογόνο ενωμένο με άλλα χημικά είδη, και σύμφωνα με αυτήν την πρακτική, γράφεται ως H<sup>+</sup>, χωρίς κανέναν υπαινιγμό ότι τα γυμνά πρωτόνια υπάρχουν (πραγματικά) ελεύθερα ως χημικά είδη.
Γραμμή 152:
[[Αρχείο:Protium.svg|thumb|upright|Το «πρώτιο», το πιο συνηθισμένο [[ισότοπο]] του υδρογόνου, έχει ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο. Το μοναδικό ανάμεσα σε όλα τα σταθερά ισότοπα όλων των στοιχείων που δεν έχει κανένα νετρόνιο. Σχηματική απεικόνιση ενός θετικού σωματιδίου στο κέντρο και ενός αρνητικού σωματιδίου που περιφέρεται γύρω από το θετικό.]]
 
Το υδρογόνο έχει [[3 (αριθμός)|τρία (3)]] φυσικά υπάρχοντα ισότοπα, που παριστάνονται αντίστοιχα με <sup>1</sup>H, <sup>2</sup>H και <sup>3</sup>H. Άλλα [[4 (αριθμός)|τέσσερα (4)]] πολύ ασταθή ισότοπα, (δηλαδή <sup>4</sup>H, <sup>5</sup>H, <sup>6</sup>H και <sup>7</sup>H) έχουν συνθεθείσυντεθεί τεχνητά σε εργαστήρια, αλλά δεν παρατηρήθηκαν ποτέ στη φύση<ref> Gurov, Yu. B.; Aleshkin, D. V.; Behr, M. N.; Lapushkin, S. V.; Morokhov, P. V.; Pechkurov, V. A.; Poroshin, N. O.; Sandukovsky, V. G.; Tel'kushev, M. V.; Chernyshev, B. A.; Tschurenkova, T. D (2004). "Spectroscopy of superheavy hydrogen isotopes in stopped-pion absorption by nuclei". Physics of Atomic Nuclei 68 (3): 491–97. Bibcode:2005PAN....68..491G. doi:10.1134/1.1891200.</ref>.<ref>Korsheninnikov, A.; Nikolskii, E.; Kuzmin, E.; Ozawa, A.; Morimoto, K.; Tokanai, F.; Kanungo, R.; Tanihata, I. et al. (2003). "Experimental Evidence for the Existence of 7H and for a Specific Structure of 8He". Physical Review Letters 90 (8): 082501. Bibcode:2003PhRvL..90h2501K. doi:10.1103/PhysRevLett.90.082501.</ref>
 
# Το '''<sup>1</sup>H''' είναι το πιο συνηθισμένο ισότοπο του υδρογόνου, με μια αφθονία πάνω από 99,98%. Επειδή ο πυρήνας αυτού του ισοτόπου αποτελείται μόνο από πρωτόνιο, του δίνεται το περιγραφικό αλλά σχετικά σπάνια χρησιμοποιούμενο τυπικό όνομα [[πρώτιο]]<ref>Urey, Harold C.; Brickwedde, F. G.; Murphy, G. M. (1933). "Names for the Hydrogen Isotopes". Science 78 (2035): 602–603. Bibcode:1933Sci....78..602U. doi:10.1126/science.78.2035.602. PMID 17797765.</ref>.
# Το '''<sup>2</sup>H''' ή '''D''' είναι ένα άλλο σταθερό ισότοπο του υδρογόνου, γνωστό ως [[δευτέριο]], και ο πυρήνας του αποτελείται από ένα (1) πρωτόνιο και ένα (1) νετρόνιο. ΟυσιατικάΟυσιαστικά όλο το δευτέριο στο [[σύμπαν]] θεωρείται ότι παράχθηκε κατά τη διάρκεια της [[Μεγάλη Έκρηξη|Μεγάλης Έκρηξης]], και υπάρχει από εκείνη την εποχή. Το δευτέριο δεν είναι [[ραδιενέργεια|ραδιενεργό]] και δεν παρουσιάζει σημαντική [[τοξικότητα]]. Το [[νερό]] που είναι εμπλουτισμένο σε μόρια που περιέχουν δευτέριο αντί μόνο πρώτιο λέγεται [[βαρύ ύδωρ]]. Το δευτέριο και οι ενώσεις του χρησιμοποιούνται ως ένα μη ραδιενεργός τρόπος επισήμανηςεπισήμανσης σε χημικά πειράματα και σε διαλύτες για [[φασματοσκοπία]] <sup>1</sup>H-NMR<ref>Oda, Y; Nakamura, H.; Yamazaki, T.; Nagayama, K.; Yoshida, M.; Kanaya, S.; Ikehara, M. (1992). "1H NMR studies of deuterated ribonuclease HI selectively labeled with protonated amino acids". Journal of Biomolecular NMR 2 (2): 137–47. doi:10.1007/BF01875525. PMID 1330130.</ref>. Το βαρύ ύδωρ χρησιμοποιείται ως ένας [[επιβραδυντής νετρονίων]] και ως [[ψυκτικό]] για [[πυρηνικός αντιδραστήρας|πυρηνικούς αντιδραστήρες]]. Επίσης το δευτέριο αποτελεί εν δυνάμει καύσιμο για οικονομικά βιώσιμη (ελεγχόμενη) [[πυρηνική σύντηξη]]<ref>Broad, William J. (November 11, 1991). "Breakthrough in Nuclear Fusion Offers Hope for Power of Future". The New York Times. Retrieved 2008-02-12.</ref>.
# Το '''<sup>3</sup>H''' ή '''T''', γνωστό ως [[τρίτιο]], περιέχει ένα (1) πρωτόνιο και [[2 (αριθμός)|δύο (2)]] νετρόνια στον πυρήνα του. Είναι ραδιενεργό, διασπώμενο σε [[ήλιο-3]] μέσω μιας [[β-διάσπαση|β- διάσπασης]], με μια [[ημιζωή]] 12,32 έτη<ref name="Miessler" />. Είναι τόσο ραδιενεργό που χρησιμοποιείται ως φωτεινή βαφή, κάνοντάς το χρήσιμο, για παράδειγμα, σε [[ρολόι χειρός|ρολόγια χειρός]]. Το [[γυαλί]] του ρολογιού αποτρέπει τη μικρή ποσότητα της ραδιενέργειας να βγαίνει έξω<ref>The Elements, Theodore Gray, Black Dog & Leventhal Publishers Inc., 2009</ref>. Μικρές ποσότητες τρίτιου υπάρχουν στη φύση, εξαιτίας της επίδρασης της [[κοσμική ακτινοβολία|κοσμικής ακτινοβολίας]] στα ατμοσφαιρικά αέρια. Επίσης μια ποσότητα τρίτιου εκλύθηκε κατά τη διάρκεια των [[πυρηνική δοκιμή|πυρηνικών δοκιμών]]<ref>Staff (November 15, 2007). "Tritium". U.S. Environmental Protection Agency. Retrieved 2008-02-12.</ref>. Χρησιμοποιήθηκε σε αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης]]<ref>Nave, C. R. (2006). "Deuterium-Tritium Fusion". HyperPhysics. Georgia State University. Retrieved 2008-03-08.</ref>, ως ένας ιχνηλάτης στην [[ισοτοπική γεωχημεία]]<ref>Kendall, Carol; Caldwell, Eric (1998). Fundamentals of Isotope Geochemistry. US Geological Survey. Retrieved 2008-03-08.</ref> και σε εξειδικευμένες αυτοτροφοδοτούμενες συσκευές φωτισμού<ref>The Tritium Laboratory". University of Miami. 2008. Retrieved 2008-03-08.</ref>. Το τρίτιο χρησιμοποιήθηκε επίσης σε χημικά και βιολογικά πειράματα επισήμανσης ως ένας [[ραδιοεπισημαντής]]<ref name="holte">Holte, Aurali E.; Houck, Marilyn A.; Collie, Nathan L. (2004). "Potential Role of Parasitism in the Evolution of Mutualism in Astigmatid Mites". Experimental and Applied Acarology (Lubbock: Texas Tech University) 25 (2): 97–107. doi:10.1023/A:1010655610575.</ref>.
 
Γραμμή 171:
Το [[1766]], ο [[Χένρι Κάβεντις]] (''Henry Cavendish'') ήταν ο πρώτος που αναγνώρισε το παραγόμενο υδρογόνο ως ξεχωριστό χημικό στοιχείο, ονομάζοντας το αέριο που προκύπτει από την αντίδραση μετάλλου - οξέος «εύφλεκτο αέρα». Θεώρησε όμως ότι ο «εύφλεκτος αέρας» ήταν στην πραγματικότητα ταυτόσημο με την υποθετική ουσία που ονομάζονταν τότε «φλόγιστρον»<ref>"Why did oxygen supplant phlogiston? Research programmes in the Chemical Revolution – Cambridge Books Online – Cambridge University Press". Retrieved 2011-10-22.</ref><ref>Just the Facts—Inventions & Discoveries, School Specialty Publishing, 2005.</ref> και επιπλέον βρήκε το [[1781]] ότι ο «εύφλεκτος αέρας» παρήγαγε νερό όταν καίγονταν. Συνήθως πιστώνεται την ανακάλυψη του υδρογόνου ως χημικό στοιχείο<ref name="Nostrand">"Hydrogen". Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry. Wylie-Interscience. 2005. pp. 797–799. ISBN 0-471-61525-0.</ref><ref name="nbb">Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks. Oxford: Oxford University Press. pp. 183–191. ISBN 0-19-850341-5.</ref>.
 
Το [[1783]], ο [[Αντουάν Λαβουαζιέ]] ονόμασε το νέο χημικό στοιχείο «υδρογόνο» (από τις ελληνικές λέξεις «ὕδρω» και «γενῆς»)<ref name="Stwertka">Stwertka, Albert (1996). A Guide to the Elements. Oxford University Press. pp. 16–21. ISBN 0-19-508083-1.</ref>, όταν αυτός και ο [[Πιέρ Σιμόν Λαπλάς|Λαπλάς]] ξανανακάλυψανανακάλυψαν εκ νέου το εύρημα του Κάβεντις, ότι δηλαδή το υδρογόνο καίγεται σχηματίζοντας νερό<ref name="nbb" />.
 
Ο Λαβουαζιέ παρήγαγε υδρογόνο με τα περίφημα πειράματά του στη μάζα που μετατρέπεται με την αντίδραση ατμού με μεταλλικό σίδηρο, με διοχέτευση ροής ατμού μέσα από ένα πυρακτωμένο στη φωτιά σιδερένιο σωλήνα. Η αναερόβια οξείδωση του σιδήρου από τα πρωτόνια του νερού σε υψηλή θερμοκρασία μπορεί να αναπαραταθείαναπαρασταθεί σχηματικά από τις ακόλουθες στοιχειομετρικές εξισώσεις:
<div style='text-align: center;'>
 
Γραμμή 195:
[[Αρχείο:Emission spectrum-H.png|thumb|500 px|Χαρακτηριστικές γραμμές φάσματος εκπομπής υδρογόνου ατο ορατό - κοντινό υπεριώδες φάσμα. Η προσπάθεια εξήγησής τους οδήγησε στην ανάπτυξη της κβαντικής θεωρίας]]
 
Εξαιτίας της σχετικά απλής [[άτομο|ατομικής δομής]] του, που αποτελείται μόνο από ένα [[πρωτόνιο]] και ένα [[ηλεκτρόνιο]], το άτομο του υδρογόνου, μαζί με το [[φάσμα]] που εκπέμπεται ή απορροφάται από αυτό, ήταν κεντρικό για την ανάπτυξη της [[ατομική θεωρία|θεωρίας της ατομική δομής]]<ref>Crepeau, Bob (2006-01-01). "Niels Bohr: The Atomic Model". Great Scientific Minds (Great Neck Publishing). ISBN 1-4298-0723-7.</ref>. Επιπλέον, η συνεπάγουσα σχετική απλότητα του μορίου υδρογόνου (H<sub>2</sub>) και ακόμη περισσότερο του κατιόντος διυδρογόνου (H<sub>2</sub><sup>+</sup>) επέτρεψε την πληρέστερη κατανόηση της φύσης του χημικού δεσμού, που ακολουθήθηκε σύντομα μετά από την [[κβαντομηχανική]] μεταχείρησημεταχείριση του ατόμου του υδρογόνου που αναπτύχθηκε κατά τα μέσα της δεκαετίας του [[1920]].
 
Ένα από τα πρώτα κβαντικά φαινόμενα που εξάχθηκαν παρατηρήθηκε (αλλά δεν κατανοήθηκε αμέσως) από τον [[Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ|Μάξγουελ]] (''James Clerk Maxwell'') και αφορούσε το υδρογόνο, μισό αιώνα πριν ανακαλυφθεί η πλήρης κβαντομηχανική θεωρία. Ο Μάξγουελ παρατηρησεπαρατήρησε, συγκεκριμένα, ότι η σχετική [[θερμοχωρητικότητα]] του διυδρογόνου ανεξήγητα αποκλίνει από εκείνη που αντιστοιχεί σε ένα διατομικό αέριο κάτω από τη θερμοκρασία δωματίου και μάλιστα αρχίζει να αυξανόμενα να εξομαλίνεταιεξομαλύνεται με εκείνη ενός μονοατομικού αερίου σε κρυογενικές θερμοκρασίες. Σύμφωνα με την κβαντική θεωρία, αυτή η συμπεριφορά οφείλεται στα διαστήματα που αφήνουν τα κβαντισμένα επίπεδα περιστροφικής ενέργειας, που είναι σχετικά μεγάλα για το διυδρογόνο, εξαιτίας της σχετικά μικρής μάζας του. Αυτά τα σχετικά μεγάλης απόστασης επίπεδα «απαγορεύουν» την ίση διάχυση της θερμικής ενέργειας στην ενέργεια περιστροφικής κίνησης των μορίων του διυδρογόνου στις χαμηλές θερμοκρασίες. Τα διατομικά αέρια που αποτελούνται από βαρύτερα άτομα δεν έχουν τόσο μεγάλης απόστασης ενεργειακά επίπεδα και «δεν απαγορεύουν» τη διάχυση της θερμικής ενέργειας ώστε να παρατηρηθεί το ίδιο φαινόμενο<ref>Berman, R.; Cooke, A. H.; Hill, R. W. (1956). "Cryogenics". Annual Review of Physical Chemistry 7: 1–20. Bibcode:1956ARPC....7....1B. doi:10.1146/annurev.pc.07.100156.000245.</ref>.
 
== Φυσική παρουσία ==
Γραμμή 207:
Σε όλο το σύμπαν, το περισσότερο υδρογόνο βρίσκεται με τη μορφή του ατομικού υδρογόνου και της κατάστασης [[Πλάσμα (φυσική)|πλάσματος]], του οποίου οι ιδιότητες είναι σημαντικά διαφορετικές από αυτές του μοριακού υδρογόνου (ή διυδρογόνου). Στην κατάσταση πλάσματος τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια δεν βρίσκονται μαζί, με αποτέλεσμα μια πολύ μεγάλη ηλεκτρική αγωγιμότητα και φωτεινότητα, παράγοντας ουσιαστικά το φως του Ήλιου και των άλλων άστρων. Τα φορτισμένα σωματίδια επιρεάζονται πολύ από μαγνητικά και ηλεκτρικά πεδία. Για παράδειγμα, η αλληλεπίδραση του [[ηλιακός άνεμος|ηλιακού ανέμου]] με τη Γήινη [[μαγνητόσφαιρα]] δίνει τα [[ρεύματα Μπίρκελαντ]] (''Birkeland currents'') και τα [[σέλας|σέλαα]]. Το υδρογόνο βρίσκεται σε ουδέτερη ατομική μορφή στο [[διαστρικό ενδιάμεσο]]. Μεγάλες ποσότητες ουδέτερου υδρογόνου βρέθηκε στα συστήματα Λύρα α και θεωρείται ότι κυριαρχεί στην κοσμολογική βαρυονική πυκνότητα του σύμπαντος με μια [[μετατόπιση προς το ερυθρό]] z = 4<ref>Storrie-Lombardi, Lisa J.; Wolfe, Arthur M. (2000). "Surveys for z > 3 Damped Lyman-alpha Absorption Systems: the Evolution of Neutral Gas". Astrophysical Journal 543 (2): 552–576. arXiv:astro-ph/0006044. Bibcode:2000ApJ...543..552S. doi:10.1086/317138.</ref>.
 
Κάτω από τις συνηθισμένες στη Γη συνθήκες, το στοχειακόστοιχειακό υδρογόνο βρίσκεται στη μορφή του διατομικού αερίου διυδρογόνου (H<sub>2</sub>). Ωστόσο, το υδρογόνο είναι πολύ σπάνιο στην ατμόσφαιρα της Γης (με συγκέντρωση περίπου 1 ppm κατ'όγκο) επειδή το μικρό του βάρος επιτρέπει τη διαφυγή του από τη γήινη [[βαρύτητα]] προς το διάστημα πιο εύκολα σε σύγκριση με τα βαρύτερα αέρια. Ωστόσο, το υδρογόνο είναι το τρίτο πιο άφθονο χημικό στοιχείο στην επιφάνεια της Γης<ref>Dresselhaus, Mildred et al. (May 15, 2003). "Basic Research Needs for the Hydrogen Economy" (PDF). Argonne National Laboratory, U.S. Department of Energy, Office of Science Laboratory. Retrieved 2008-02-05.</ref>, το περισσότερο με τη μορφή του [[νερό|νερού]] και των [[υδρογονάνθρακες|υδρογονανθράκων]]<ref name="Miessler">Miessler, Gary L.; Tarr, Donald A. (2003). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Prentice Hall. ISBN 0-13-035471-6.</ref>. Το υδρογόνο παράγεται από κάποια βακτήρια κα άλγη και είναι φυσικό συστατικό των [[Αέρια εντέρου|αερίων εντέρου]], όπως το [[μεθάνιο]], που είναι μια πηγή υδρογόνου με αυξάνουσα σημαντικότητα<ref> Berger, Wolfgang H. (November 15, 2007). "The Future of Methane". University of California, San Diego. Retrieved 2008-02-12.</ref>.
 
Μια μορφή που ονομάζεται [[πρωτονιομένο μοριακό υδρογόνο]] (H<sub>3</sub><sup>+</sup>) είναι ένα από τα πιο άφθονα ιόντα στο σύμπαν και παίζει έναν αξιοσημείωτο ρόλο στη χημεία του διαστρικού ενδιάμεσου<ref> McCall Group, Oka Group (April 22, 2005). "H3+ Resource Center". Universities of Illinois and Chicago. Retrieved 2008-02-05.</ref>. Το ουδέτερο [[τριατομικό υδρογόνο]] (H<sub>3</sub>) μπορεί μόνο να υπάρχει σε μια διεγερμένη μορφή και είναι ασταθές<ref> Helm, H. et al.. "Coupling of Bound States to Continuum States in Neutral Triatomic Hydrogen". Department of Molecular and Optical Physics, University of Freiburg, Germany. Retrieved 2009-11-25.</ref>. Σε αντιδιαστολή, το θετικό [[ιόν μοριακού υδρογόνου]] (H<sub>2</sub><sup>+</sup>) είναι ένα σπάνιο χημικό είδος στο σύμπαν.
Γραμμή 215:
{{κύριο|Παραγωγή υδρογόνου}}
 
Το υδρογόνο παράγεται σε χημικά και βιολογικά εργαστήρια, συχνά ως ένα παραπροϊόν άλλων αντιδράσεων. Στη [[βιομηχανία]] παράγεται (κυρίως) για την [[υδρογόνωση]] [[ακορεστότητα|ακόρεστων]] ουσιών, και στη φύση παράγεται ως ένα μέσο εξουδετέρωσης αναγώμενωναναγόμενων ισοδύναμων σε βιοχημικές αντιδράσεις.
 
=== Εργαστηριακή ===
Γραμμή 229:
</div>
 
3. Η [[ηλεκτρόλυση νερού]] είναι μια άλλη απλή μέθοδος παραγωγής υδρογόμουυδρογόνου. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα χαμηλής τάσης περνά μέσω αραιού διαλύματος [[υδροξείδιο του νατρίου|υδροξειδίου του νατρίου]], οπότε αέριο οξυγόνο εκλύεται στην άνοδο και αέριο υδρογόνο σχηματίζεται στην κάθοδο. Τυπικά ως κάθοδος χρησιμοποιείται [[λευκόχρυσος]] (ή κάποιο άλλο ευγενές μέταλλο), όταν παράγεται υδρογόνο για αποθήκευση. Αν όμως το αέριο υδρογόνο παράγεται για να καεί επιτόπου, το οξυγόνο είναι επίσης επιθυμητό για να βοηθήσει την καύση, οπότε θα πρέπει και τα δυο ηλεκτρόδια να είναι φτιαγμένα από ευγενή μέταλλα, γιατί αν για παράδειγμα χρησιμοποιηθεί [[σίδηρος]] στην άνοδο θα οξειδωθεί και θα μειώσει την ποσότητα διαθέσιμου οξυγόνου που δίνεται από την ηλεκτρόλυση. Η θεωρητική μέγιστη απόδοση της ηλεκτρόλυσης (δηλαδή ηλεκτρική αξία του υδρογόνου που παράχθηκε προς ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώθηκε για την παραγωγή του) κυμαίνεται στο εύρος 80-94%<ref>Kruse, B.; Grinna, S.; Buch, C. (2002). "Hydrogen Status og Muligheter" (PDF). Bellona. Retrieved 2008-02-12.</ref>:
[[Αρχείο:NaOHelectrolysi.png|600px|center]]
* Η συνολική αντίδραση εκφράζεται από την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση:
Γραμμή 243:
=== Βιομηχανική ===
 
1. Το υδρογόνο μπορεί να παραχθεί με πολλούς διαφορερικούδιαφορετικούς τρόπους, αλλά [[οικονομία|οικονομικά]] η πιο σημαντική διεργασία περιλαμβάνει αφαίρεση υδρογόνου από [[υδρογονάνθρακες]].
Το βιομηχανικό υδρογόνο συνήθως παράγεται με [[αναμόρφωση με ατμό]] σε [[φυσικό αέριο]]<ref name="Oxtoby">Oxtoby, D. W. (2002). Principles of Modern Chemistry (5th ed.). Thomson Brooks/Cole. ISBN 0-03-035373-4.</ref>. Σε υψηλές θερμοκρασίες (700 - 1000°C), ατμός αντιδρά με το [[μεθάνιο]] (κύριο συστατικό του φυσικού αερίου) και δίνει [[μονοξείδιο του άνθρακα]] και υδρογόνο:
<div style='text-align: center;'>
Γραμμή 249:
</div>
 
Αυτή η αντίδραση ευνοείται σε χαμηλές πιέσεις, αλλά παρόλα αυτά διεξάγεται σε υψηλές πιέσεις, της τάξης των 20 [[Ατμόσφαιρα (μονάδα)|atm]]. Αυτό συμβαίνει γιατί το υψηλής πίεσης υδρογόνο είναι το πιο αξιοποιήσιμο εμπορικά προϊόν και γιατί τα [[σύστημα καθαρισμού προσρόφησης ταλάντωσης πίεσης|συστήματα καθαρισμού προσρόφησης ταλάντωσης πίεσης]] (''Pressure Swing Adsorption (PSA) purification systems'') λειτουργούν καλύτερα σε υψηλές πιέσεις. Το παραγόμενο μίγμαμείγμα μονοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου ονομάζεται συχνά «υδραέριο» ή «συνθετικό αέριο», γιατί χρησιμοποιείται συχνά απευθείας για την παραγωγή [[μεθανόλη|μεθανόλης]] και άλλων σχετικών ενώσεων. Άλλοι υδρογονάνθρακες εκτός του μεθανίου μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή συνθετικού αερίου, αλλά (πιθανώς) με διαφορετικές αναλογίες προϊόντων.
 
2. Μια από τις πολλές παραλλαγές της παραπάνω μεθόδου είναι ο σχηματισμός [[κωκ]] ή γενικότερα [[άνθρακας|άνθρακα]] αντί μονοξειδίου του άνθρακα:
Γραμμή 300:
</div>
 
Με τη σειρά του, πάντα κάτω από αναερόβιες συνθήκες, το υδροξείδιο του σιδήρου μπορεί να οξειδωθεί παραπέρα από τα πρωτόνια του νερού, σχηματίζοντας έτσι [[μαγνητίτης|μαγνητίτη]] και υδρογόνο. Η διεργασία μπορεί να περιγραφή από την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση της [[αντιδρασηαντίδραση ΣχικόρρΣχικόρ|αντιδρασηςαντίδρασης Σχικόρρ]] (''Schikorr reaction''):
<div style='text-align: center;'>
<math>\mathrm{3Fe(OH)_2 \xrightarrow{} Fe_3O_4 + H_2O + H_2 \uparrow} </math>
Γραμμή 314:
</div>
 
Η αντίδραση αυτή μοιάζει πολύ με την παραπάνω αναφερόμενη αντιδρασηαντίδραση ΣχικόρρΣχικόρ, δηλαδή της αναεροβικής οξείδωσης του υδροξειδίου του σιδήρου με την επαφή του (τελευταίου) με νερό.
 
=== Σχηματισμός υδρογόνου σε μετασχηματιστές ισχύος ===
Γραμμή 324:
=== Κατανάλωση σε διεργασίες ===
 
Μεγάλες ποσότητες υδρογόνου χρειάζονται στις [[πετροχημική βιομηχανία|πετροχημικές]] και [[χημική βιομηχανία|χημικές]] [[βιομηχανία|βιομηχανίες]]. Η μεγαλύτερη (σε κατανάλωση) εφαρμογή του υδρογόνου είναι στην επεξεργασία (αναβάθμιση, ''upgrading'') των ορυκτών καυσίμων και στην παραγωγή αμμωνίας. Οι κυριώτεροικυριότεροι καταναλωτές υδρογόνου είναι στις πετροχημικές μονάδες που περιλαμβάνουν διεργασίες όπως [[υδροαπαλκυλίωση]], [[υδροαποθείωση]] και [[υδροπυρόλυση]]. Το υδρογόνο έχει και αρκετές άλλες χρήσεις. Το υδρογόνο χρησιμοποιείται ως ένα μέσο [[υδρογόνωση|υδρογόνωσης]], ειδικότερα για την αύξηση του επιπέδου κορεστότηταςκορεσμού των ακόρεστων [[λίπη|λιπών]] και [[έλαια|ελαίων]], παράγοντας προϊόντα τύπου [[μαργαρίνη|μαργαρίνης]]. Επίσης το υδρογόνο εμπλέκεται στην παραγωγή της [[μεθανόλη|μεθανόλης]] και του [[υδροχλωρικό οξύ|υδροχλωρικού οξέος]]. Το υδρογόνο χρησιμοποιείται ακόμη ως ένα αναγωγικό μέσο για μεταλλιούχα ορυκτά<ref> Chemistry Operations (2003-12-15). "Hydrogen". Los Alamos National Laboratory. Retrieved 2008-02-05.</ref>.
 
Το υδρογόνο είναι πολύ διαλυτό σε πολλές [[σπάνιες γαίες]] και [[μεταβατικά μέταλλα]]<ref>Takeshita, T.; Wallace, W.E.; Craig, R.S. (1974). "Hydrogen solubility in 1:5 compounds between yttrium or thorium and nickel or cobalt". Inorganic Chemistry 13 (9): 2282–2283. doi:10.1021/ic50139a050.</ref> και είναι διαλυτό σε νανοκρυσταλλικά και άμορφα μέταλλα<ref>Kirchheim, R.; Mutschele, T.; Kieninger, W.; Gleiter, H; Birringer, R; Koble, T (1988). "Hydrogen in amorphous and nanocrystalline metals". Materials Science and Engineering 99: 457–462. doi:10.1016/0025-5416(88)90377-1.</ref>. Η διαλυτότητα του υδρογόνου σε μέταλλα αυξάνεται από την επίδραση τοπικών διαστρεβλώσεων ή τοπικής παρουσίας «ακαθαρσιών»<ref>Παρουσία διαφόρων ουσιών.</ref> στο κρυσταλλικό πλέγμα<ref> Kirchheim, R. (1988). "Hydrogen solubility and diffusivity in defective and amorphous metals". Progress in Materials Science 32 (4): 262–325. doi:10.1016/0079-6425(88)90010-2.</ref> Αυτές οι ιδιότητες μπορεί να είναι χρήσιμες όταν το υδρογόνο καθαρίζεται με διαβίβαση διαμέσου θερμών δίσκων από [[παλλάδιο]], αλλά από την άλλη η υψηλή διαλυτότητα του υδρογόνου αποτελεί ένα μεταλλουργικό πρόβλημα, συμβάλλοντας στην ευθραυστότητα των πολλών μετάλλων<ref name="Rogers 1999 1057–1064" />, πολυπλοκοποιώνταςκάνοντας τοπερισσότερο πολύπλοκο τον σχεδιασμό αγωγών και δεξαμενών αποθήκευσης<ref name="Christensen" />.
 
Εκτός από τις παραπάνω χρήσεις του υδρογόνου ως ένα [[αντιδραστήριο]], το υδρογόνο έχει ευρύτατες εφαρμογές στη [[Φυσική]] και στη [[Μηχανική]]. Χρησιμοποιήθηκε ως ένα προστατευτικό αέριο στη συγκόλληση σε μεθόδους συγκόλλησης όπως η [[συγκόλληση με ατομικό υδρογόνο]]<ref> Durgutlu, Ahmet (2003). "Experimental investigation of the effect of hydrogen in argon as a shielding gas on TIG welding of austenitic stainless steel". Materials & Design 25 (1): 19–23. doi:10.1016/j.matdes.2003.07.004.</ref><ref> "Atomic Hydrogen Welding". Specialty Welds. 2007.</ref>. Το υδρογόνο χρησιμοποιείτσιχρησιμοποιείται ως έναένας ψυκτικόψυκτικός στροφέαστροφέας σε [[ηλεκτρογεννήτρια|ηλεκτρογεννήτριες]] σε ηλεκτροπαραγωγούς σταθμούς, επειδή έχει την υψηλότερη [[θερμική αγωγιμότητα|θερμική αγωγιμότητας]] από όλα τα αέρια. Το υγρό υδρογόνο χρησιμοποιήθηκε στην κρυογενική έρευνα, που περιλαμβάνει τις μελέτες [[υπεραγωγιμότητα|υπεραγωγιμότητας]]<ref>Hardy, Walter N. (2003). "From H2 to cryogenic H masers to HiTc superconductors: An unlikely but rewarding path". Physica C: Superconductivity. 388–389: 1–6. Bibcode:2003PhyC..388....1H. doi:10.1016/S0921-4534(02)02591-1.</ref>. Επειδή το υδρογόνο είναι ελαφρύτερο από τον αέρα, έχοντας λίγο περισσότερο από το 1/14 της [[πυκνότητα|πυκνότητάς]] του, χρησιμοποιήθηκε ευρύτατα ώς ένα ανυψωτικό αέριο σε [[αερόστατο|αερόστατα]] και [[αερόπλοιο|αερόπλοια]]<ref> Barnes, Matthew (2004). "LZ-129, Hindenburg". The Great Zeppelins. Retrieved 2008-03-18.</ref>.
 
Σε πιο πρόσφατες εφαρμογές, το υδρογόνο χρησιμοποιήθηκε, καθαρό ή σε μίγμαμείγμα με [[άζωτο]] (το μίγμαμείγμα υδρογόνου - αζώτου αποκαλείται μερικές φορές ως «αέριο σχηματισμού», ''forming gas''), ως ένας αέριος ιχνοθέτης για την ταχεία ανίχνευση διαρροής. Εφαρμογές του υδρογόνου μπορούν να βρεθούν στην [[αυτοκίνητο|αυτοκίνηση]], σε χημικά προϊόντα, στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, σε αεροδιαστημικές και τηλεπικοινωνιακές βιομηχανίεςBlock, Matthias (2004-09-03). "Hydrogen as Tracer Gas for Leak Detection". 16th WCNDT 2004. Montreal, Canada: Sensistor Technologies. Retrieved 2008-03-25.. Το υδρογόνο είναι ένα εγκεκριμένο [[πρόσθετο τροφίμων]] (με τον κωδικό E949) που επιτρέπει τον έλεγχο διαρροής από πακεταριμένα τρόφιμα, εκτός από άλλες [[αντιοξειδωτικό|αντιοξειδωτικές ιδιότητες]]<ref>"Report from the Commission on Dietary Food Additive Intake" (PDF). European Union. Retrieved 2008-02-05.</ref>.
 
Τα σπανιότερα ισότοπα του υδρογόνου έχουν τις δικές τους ειδικές εφαρμογές. Το δευτέριο χρησιμοποιείται ως ένας επιβραδυντής νετρονίων σε εφαρμογές [[πυρηνική σχάση|πυρηνικής σχάσης]]<ref name="nbb" />. Το δευτέριο έχει ακόμη εφαρμογές στη χημεία και στη βιολογία για τη μελέτη των αντιδράσεων και ισοτοπικών φαινομένων<ref> Reinsch, J; A Katz, J Wean, G Aprahamian, JT MacFarland (1980). "The deuterium isotope effect upon the reaction of fatty acyl-CoA dehydrogenase and butyryl-CoA". J. Biol. Chem. 255 (19): 9093–97. PMID 7410413.</ref>. Το τρίτιο παράγεται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες και χρησιμοποιήθηκε στην κατασκευή [[βόμβα υδρογόνου|βομβών υδρογόνου]]<ref> Bergeron, Kenneth D. (2004). "The Death of no-dual-use". Bulletin of the Atomic Scientists (Educational Foundation for Nuclear Science, Inc.) 60 (1): 15. doi:10.2968/060001004.</ref>, ως ένας ραδιοϊσοτοπικός επισημαντής σε βιοεπιστήμες<ref name="holte" />, και ως μια ραδιενεργή πηγή για φωτεινές μπογιές<ref> Quigg, Catherine T. (March 1984). "Tritium Warning". Bulletin of the Atomic Scientists 40 (3): 56–57.</ref>.
Ανακτήθηκε από "https://el.wikipedia.org/wiki/Υδρογόνο"