Cinco factos intrigantes sobre o hidrogénio poderoso

5 factos interessantes sobre o hidrogénio:

1. o elemento número um não foi o primeiro elemento descoberto.
2. hidrogênio é o único elemento “sem nêutrons” no universo.
3. a presença de hidrogénio na água não é a única razão pela qual é essencial para a vida.
4. o hidrogénio já alimenta tudo o que usa.
5. hidrogênio metálico pode ser um supercondutor à temperatura ambiente … e desafiar a gravidade.

na semana passada trouxemos dez “primeiros” científicos e tecnológicos habilitados pelo poderoso hidrogénio. Esta semana seguimos com outra lista: cinco fatos interessantes que podem desafiar suas crenças comuns sobre o mais simples de todos os átomos. O hidrogénio é cheio de surpresas porque se comporta como nenhum outro elemento do universo. Você pode encontrá—lo furiosamente queimando em estrelas, segurando suavemente as moléculas da vida juntos, ou não encontrá-lo em tudo-embora esteja praticamente em todos os lugares.

Close-up nos foguetes de hidrogénio do sol. Observatório da dinâmica Solar, NASA. Licença Creative Commons.Aqui estão cinco curiosos fatos sobre hidrogênio que eu acho intrigante e digno de nota no post desta semana.

elemento número um não foi o primeiro elemento descoberto

ele fica na posição número um na Tabela Periódica. Seu número atômico de um significa que tem um único próton em seu núcleo. No entanto, esta posição número um está enganando: levou-nos milhares de anos para descobrir hidrogênio. É difícil de imaginar, mas 18 outros elementos foram identificados antes de detectarmos os mais abundantes de todos. Aqui está uma linha temporal interessante dos elementos descobertos antes do hidrogênio. Cobre, chumbo, ouro, prata, ferro, carbono, estanho, enxofre, mercúrio, zinco, arsênico e antimônio foram todos desenterrados na antiguidade. Isso não é surpreendente, pois a maioria destes elementos são sólidos e podem ser facilmente encontrados na natureza em sua forma pura. À medida que a civilização progrediu, mais elementos foram encontrados à medida que os humanos os extraíam dos seus estados naturais. Este foi o caso dos seis elementos seguintes—Todos descobertos após o século XVI: fósforo, cobalto, platina, níquel, bismuto e magnésio. O tempo para o hidrogênio veio em 1766 quando Henry Cavendish foi o primeiro a isolar e caracterizar o hidrogênio como uma substância discreta, nomeando o gás de “ar inflamável”.”Não foi até 15 anos depois que ele percebeu que quando o hidrogênio queimou, ele combinou com oxigênio para produzir água. Cavendish percebeu que ele tinha, de fato, descoberto um elemento, não apenas uma substância.

hidrogénio é o único elemento “sem nêutrons” no universo

todos nós o estudamos na escola: um diagrama com um único próton esférico formando o núcleo e um elétron solitário descrevendo a órbita ao seu redor. Nada de neutrões. Como um sistema solar de um planeta, o átomo de hidrogênio é elegante e simples. É, de fato, esta elegante simplicidade (e falta de nêutrons) que a separa, fazendo do hidrogênio o elemento go-to que os cientistas têm usado por séculos para entender o mundo subatômico. No entanto, nem todo hidrogênio é criado igual. Em 1910, o radiocemista britânico Frederick Soddy descobriu isótopos ao observar o processo natural de radiação que ocorre em todos os elementos. Ele observou que este processo poderia levar a átomos que diferem em seus pesos (o número de prótons e nêutrons que formam o núcleo do átomo), mas foram quimicamente idênticos. Soddy trabalhou com hidrogênio e descobriu deutério, que é um isótopo do hidrogênio que tem um nêutron (e também é chamado hidrogênio pesado). A forma mais comum de hidrogênio (H1) tem um próton no núcleo e um elétron orbitando ao seu redor. Na sua forma rara, o deutério (H2) tem três partículas: um próton, um elétron e um nêutron. O deutério ocorre naturalmente, compreendendo 0.015% de todo o hidrogénio no universo. Curiosamente, a existência de deutério em uma fração primordial baixa, mas constante, em toda a matéria de hidrogênio é um dos principais argumentos a favor da teoria do Big Bang.O átomo de hidrogênio é elegante e simples: um próton formando o núcleo e um único elétron formando a órbita em torno dele. Nada de neutrões.

a presença de hidrogénio na água não é a única razão pela qual é essencial para a vida

a água é essencial para a vida como a conhecemos. Quando procuramos a vida noutro lugar, seguimos a água. Dezenas de sondas espaciais foram lançadas após a descoberta de água em Marte e várias das luas orbitando Júpiter e Saturno. Aqui na Terra, os cientistas acreditam que a vida começou quando uma mistura de aminoácidos primordiais na água foi “inflamada” por alguma reacção electroquímica. A partir desse momento, toda a vida no nosso planeta usa água. Uma vez que cada molécula de água tem dois átomos de hidrogênio para cada átomo de oxigênio, segue-se que o hidrogênio é necessário para a vida. No entanto, o hidrogénio desempenha outro papel igualmente crucial no suporte da vida, literalmente. O hidrogénio é essencial para o ADN. A estrutura dupla hélice da molécula é mantida unida por ligações de hidrogênio. Especificamente, as duas cadeias de DNA permanecem juntas por ligações de hidrogênio que ocorrem entre pares de bases nucleotídeos complementares. Duas ligações de hidrogênio ocorrem entre a adenosina e os pares de base de timina; e entre a citosina e os pares de base de guanina, existem três ligações de hidrogênio. Sem estas ligações de hidrogénio que colam os dois braços da molécula, não haveria dupla hélice; e sem ela, não haveria vida.

o hidrogénio já alimenta tudo o que utiliza

de certa forma, a economia do hidrogénio já está aqui: pode, sem saber, usar hidrogénio para alimentar tudo—desde a sua casa até ao seu carro. Isto é verdade se você usa energia tradicional ou alternativa, se você tem um Hummer faminto de gás ou uma folha Nissan elétrica, e se você tem painéis solares em seu telhado ou usar a rede. Tudo começa no centro do sol. Os incêndios nucleares do sol convertem hidrogénio em hélio, libertando energia sob a forma de fótons que chegam aqui em apenas oito minutos. Há milhões de anos, estes fótons foram usados por plantas antigas para fotossíntese. Dinossauros e outros organismos alimentados dessas plantas, e como eles morreram, seus restos de carbono combinado com água e decomposto nos hidrocarbonetos (petróleo, carvão e gás natural) que alimentam nossos carros e fábricas hoje. Se estes fotões atingiram o teu Painel solar, foi o hidrogénio que os produziu em primeiro lugar. O mesmo é verdadeiro para a eletricidade que carrega carros elétricos e aparelhos: é produzido por água em barragens (H2O), produzido usando turbinas alimentado por gasolina ou gás natural (hidrocarbonetos), ou produzidos em um reator nuclear, cujo combustível era fabricado quando o hidrogênio fez a sua magia no centro da maioria das estrelas. Este sempre presente, poderoso elemento detém o potencial de ir ainda mais longe—para alimentar a nossa sociedade por si só, como combustível de hidrogénio, de uma forma limpa e sustentável.

hidrogênio Metálico pode ser um supercondutor à temperatura ambiente…e desafiar a gravidade

Um par de meses atrás, Scientific American publicou um interessante artigo intitulado “A Corrida para Transformar Gasoso de Hidrogênio em Metal Sólido.”The article explored some of the unconventional properties that metallic hydrogen would have if it could be produced in the lab. O hidrogénio puro é um gás. Para torná-lo líquido, alta pressão e temperaturas super frias são necessárias; é por isso que é tão caro armazenar e transportar. Para tornar o hidrogênio metálico exigiria enormes pressões-semelhantes às pressões encontradas no centro das estrelas—que é o único lugar onde se acredita que o hidrogênio seja metálico. O artigo explica como várias equipes científicas estão começando a explorar o uso de diamantes e lasers para aplicar as pressões necessárias. Até agora, eles foram capazes de replicar as pressões no centro dos planetas, mas eles têm um caminho a percorrer antes que possamos ver hidrogênio metálico na forma de um superfluido. Este metal superfluido teria algumas propriedades intrigantes. Para começar, como o artigo afirma, “se o hidrogênio metálico é um superfluido, os pesquisadores podem ter um material em suas mãos que desafia a compreensão. Todos os supercondutores que conhecemos são sólidos … e todos os superfluidos são isoladores. Este hidrogênio líquido seria um supercondutor e superfluido ao mesmo tempo-nada como isso jamais foi observado.”Há também especulações científicas de que a outra propriedade não convencional deste superfluido iria “desafiar a gravidade”, mas que nos levaria ao reino da pura especulação. Então, vamos deixar o hidrogênio metálico como um fluido supercondutor, o que é impressionante, e único, por si só.Desde a sua primeira observação pelo alquimista Suíço Paracelsus em 1536, o hidrogênio intrigou e surpreendeu os cientistas por quase 500 anos. O” elemento essencial”, como o físico e autor americano John Rigden lhe chamou, desafia continuamente os nossos pressupostos de trabalho, desafiando a ciência a cavar mais para avançar a nossa compreensão do funcionamento interno do mundo natural. O elemento número um não só nos permite ver bem o cosmos e o nosso próprio ADN, mas também tem o potencial de se tornar a fonte limpa e abundante de energia que nos poderá ajudar a resolver a questão urgente da sustentabilidade que enfrentamos hoje.