Lær mere om brint

Brint er det letteste kemiske element i universet og er i stand til at binde til andre brintatomer og danne en gas, der har flere anvendelser

Brint

Billede af Florencia Viadana ved Unsplash

Brint er det kemiske element med den laveste atommasse (1 u) og det laveste atomnummer (Z = 1) blandt alle de hidtil kendte grundstoffer. På trods af at det er placeret i den første periode af IA-familien (alkalimetaller) i det periodiske system, udviser brint ikke fysiske og kemiske egenskaber svarende til elementerne i denne familie og er derfor ikke en del af det. Generelt er brint det mest rigelige element i hele universet og det fjerde mest forekommende element på planeten Jorden.

Brint har unikke egenskaber, det vil sige, det ligner ikke noget andet kemisk element, som mennesker kender. Hydrogen deltager almindeligvis i sammensætningen af ​​flere typer organiske og uorganiske stoffer, såsom methan og vand. Når det ikke er en del af kemiske stoffer, findes det udelukkende i gasform, hvis formel er H2.

I sin naturlige tilstand og under normale forhold er brint en farveløs, lugtfri og smagløs gas. Det er et molekyle med stor kapacitet til at lagre energi, og derfor er dets anvendelse som en vedvarende kilde til elektrisk og termisk energi blevet undersøgt bredt.

Opdagelse af brint

I midten af ​​det 16. århundrede besluttede Pareselsvs at sætte nogle metaller i reaktion med syrer og endte med at opnå brint. Selvom det tidligere var testet, lykkedes det Henry Cavendish at adskille brint fra brændbare gasser og betragtede det som et kemisk element i 1766.

Ikke at være et metal, langt mindre en ametal, udgør dets ejendommelighed i det periodiske system. I 1773 gav Antoine Lavoisier den kemiske komponent navnet hydrogen, der stammer fra det græske hydro og gener , og betyder vandgenerator.

Brint i naturen

  • Brint er en del af den kemiske sammensætning af flere organiske stoffer (proteiner, kulhydrater, vitaminer og lipider) og uorganiske stoffer (syrer, baser, salte og hydrider);
  • I atmosfærisk luft er den til stede i det gasformige format, repræsenteret af molekylformen H2, som dannes gennem den kovalente binding mellem to hydrogenatomer;
  • Brint udgør også vandmolekyler, en vigtig ressource for livet.

Brintkilder

På Jorden findes brint ikke i sin reneste form, men i den kombinerede form (kulbrinter og derivater). Af denne grund skal hydrogen ekstraheres fra flere kilder. De vigtigste kilder til brint er:

  1. Naturgas;
  2. Ethanol;
  3. Methanol;
  4. Vand;
  5. Biomasse;
  6. Metan;
  7. Alger og bakterier;
  8. Benzin og diesel.

Kendetegn ved atombrint

  • Den har tre isotoper (atomer med samme atomnummer og forskellige massetal), idet de er protium (1H1), deuterium (1H2) og tritium (1H3);
  • Det præsenterer kun et elektronisk niveau;
  • Den har en enkelt proton i sin kerne;
  • Den har kun en elektron på sit elektroniske niveau;
  • Antallet af neutroner afhænger af isotopen - propium (0 neutroner), deuterium (1 neutron) og tritium (2 neutroner);
  • Den har en af ​​de mindste atomstråler i det periodiske system;
  • Den har større elektronegativitet end noget metalelement;
  • Det har større ioniseringspotentiale end noget metalelement;
  • Det er et atom, der er i stand til at transformere sig selv til en kation (H +) eller en anion (H-).

Hydrogenatoms stabilitet opnås, når den modtager en elektron i valenslaget (det yderste lag af et atom). I ionbindinger interagerer brint udelukkende med et metal og får en elektron fra det. I kovalente bindinger deler hydrogen sin elektron med en ametal eller med sig selv og danner enkle bindinger.

Molekylær hydrogen (H2) egenskaber

  • Ved stuetemperatur findes den altid i luftform;
  • Det er en brandfarlig gas;
  • Dets smeltepunkt er -259,2 ° C;
  • Dens kogepunkt er -252,9 ° C;
  • Den har en molær masse lig med 2 g / mol, idet den er den letteste gas;
  • Den har en kovalent sigma-binding, type ss, mellem de to involverede hydrogenatomer;
  • Mellem atomer deles to elektroner;
  • Det har lineær geometri;
  • Dens molekyler er ikke-polære;
  • Dens molekyler interagerer ved hjælp af inducerede dipolkræfter.

Molekylært brint har stor kemisk affinitet med flere forbindelser. Denne egenskab vedrører evnen hos et stof til at reagere med det andet, for selvom to eller flere stoffer bringes i kontakt, men der ikke er nogen affinitet mellem dem, vil reaktionen ikke forekomme. På denne måde deltager den i reaktioner som hydrogenering, forbrænding og simpel udveksling.

Måder til opnåelse af molekylært brint (H2)

Fysisk metode

Molekylært brint kan opnås fra atmosfærisk luft, da det er en af ​​de gasser, der er til stede i denne blanding. Til dette er det nødvendigt at udsætte den atmosfæriske luft for den fraktionerede fortætningsmetode og derefter for den fraktionerede destillation.

Kemisk metode

Molekylært brint kan opnås gennem specifikke kemiske reaktioner, såsom:

  • Enkel udveksling: reaktion, hvor et ikke-ædelt metal (Me) fortrænger brint til stede i en uorganisk syre (HX) og danner et hvilket som helst salt (MeX) og det molekylære brint (H2):
    • Me + HX → MeX + H2
  • Hydrering af kokskul (biprodukt af mineralsk kul): i denne reaktion interagerer kul (C) med kul med iltet i vandet (H2O) og danner kulilte og brintgas:
    • C + H2O → CO + H2
  • Vandelektrolyse: Når vand udsættes for elektrolyseprocessen, dannes ilt og brintgasser:
    • H2O (l) → H2 (g) + O2 (g)

Hydrogen Utilities

  • Brændstof til raketter eller biler;
  • Bue-brændere (brug elektrisk energi) til at skære metaller;
  • Svejser;
  • Organiske synteser, mere præcist i hydrogeneringsreaktioner af carbonhydrider;
  • Organiske reaktioner, der omdanner fedt til vegetabilske olier;
  • Produktion af hydrogenhalogenider eller hydrogenerede syrer;
  • Produktion af metalhydrider, såsom natriumhydrid (NaH).

Brintbombe

Brintbomben, H-bomben eller den termonukleare bombe er den atombombe, der har det største potentiale for ødelæggelse. Driften er resultatet af en nuklear fusionsproces, hvorfor den også kan kaldes en fusionsbombe.

Eksplosionen af ​​en brintbombe skyldes fusionsprocessen, der finder sted under meget høje temperaturer, ca. 10 millioner grader Celsius. Produktionsprocessen for denne pumpe begynder med foreningen af ​​brintisotoper, kaldet protium, deuterium og tritium. Forbindelsen af ​​brintisotoper får atomens kerne til at generere endnu mere energi, det skyldes, at der dannes heliumkerner, hvis atommasse er 4 gange større end brintens.

Således bliver kernen, der var let, tung. Derfor er kernefusionsprocessen tusinder af gange mere voldelig end fission. Styrken af ​​en brintbombe kan nå op på 10 millioner ton dynamit, der frigiver radioaktivt materiale og elektromagnetisk stråling på et niveau, der er langt bedre end atombomberne.

Den første test af en brintbombe, i 1952, frigav en mængde energi svarende til ca. 10 millioner tons TNT. Det er værd at nævne, at denne type reaktion er energikilden til stjerner som solen. Den består af 73% brint, 26% helium og 1% andre grundstoffer. Dette forklares med det faktum, at fusionsreaktioner finder sted i dens kerne, hvor hydrogenatomer smelter sammen og danner heliumatomer.

Fakta om brint

  • Molekylært brint er lettere end luft og blev brugt i stive luftskibe af den tyske grev Ferdinand von Zeppelin, deraf navnet på luftskibene;
  • Molekylært brint kan syntetiseres af nogle bakterier og alger;
  • Brint kan bruges til at producere ren energi brændstof;
  • Metangas (CH4) er en stadig vigtigere kilde til brint.