5 zajímavých faktů o Vodík:
- Prvek číslo jedna nebyl první prvek objevil.
- vodík je jediným prvkem bez neutronů ve vesmíru.
- přítomnost vodíku ve vodě není jediným důvodem, proč je nezbytný pro život.
- vodík již pohání vše, co používáte.
- kovový vodík může být supravodičem při pokojové teplotě … a vzdorovat gravitaci.
minulý týden jsme vám přinesli deset vědeckých a technologických „prvenství“ umožněných mocným vodíkem. Tento týden jsme se navázat s další seznam: pět zajímavých faktů, které mohou vzdorovat své obyčejně držené přesvědčení o nejjednodušší ze všech atomů. Vodík je plný překvapení, protože se chová jako žádný jiný prvek ve vesmíru. Najdete ji zuřivě hořící ve hvězdách, jemně drží molekuly života pohromadě, nebo ji vůbec nenajde—i když je prakticky všude.
Detailní záběr na sluneční vodíkové erupce. Solar Dynamics Observatory, NASA. Licence Creative Commons.
zde je pět zvědavých faktů o vodíku, které považuji za zajímavé a stojí za zmínku v tomto týdenním příspěvku.
Prvek číslo jedna nebyl první prvek objevil
To sedí v pozici číslo jedna v Periodické Tabulce. Jeho atomové číslo jedna znamená, že má v jádru jeden jediný proton. Přesto tato pozice číslo jedna klamá: trvalo nám tisíce let, než jsme objevili vodík. Je těžké si to představit, ale 18 další prvky byly identifikovány dříve, než jsme zjistili nejhojnější ze všech. Zde je zajímavá časová osa prvků objevených před vodíkem. Měď, olovo, zlato, stříbro, železo, uhlík, cín, síra, rtuť, zinek, arsen a antimon byly objeveny ve starověku. To není překvapující, protože většina z těchto prvků je pevná a lze ji snadno nalézt v přírodě v jejich čisté podobě. Jak civilizace pokročila, bylo nalezeno více prvků, když je lidé extrahovali ze svých přirozených stavů. To byl případ dalších šesti prvků-všechny objevené po 16. století: fosfor, kobalt, platina, nikl, vizmut a hořčík. Čas pro vodík přišel v roce 1766, kdy Henry Cavendish jako první izoloval a charakterizoval vodík jako diskrétní látku a pojmenoval plyn „hořlavý vzduch“.“Teprve o 15 let později zjistil, že když vodík hořel, kombinoval se s kyslíkem a produkoval vodu. Cavendish si uvědomil, že ve skutečnosti objevil prvek, nejen látku.
Vodík je pouze „neutron-méně“ prvek ve vesmíru
všichni Jsme se to učili ve škole: diagram s jedním sférické proton, které tvoří jádro a osamělý elektron popisující oběžnou dráhu kolem ní. Žádný neutron. Stejně jako sluneční soustava s jednou planetou je atom vodíku elegantní a jednoduchý. To je, ve skutečnosti, tento elegantní jednoduchost (a nedostatek neutronů), které ji odlišuje, takže vodík-prvek, který vědci používají po staletí pochopit subatomární svět. Dosud, ne všechny vodík je stvořen stejný. V roce 1910 objevil britský radiochemik Frederick Soddy izotopy při pozorování přirozeného procesu záření, který se vyskytuje ve všech prvcích. Poznamenal, že tento proces by mohl vést k atomům, které se lišily svou hmotností (počet protonů a neutronů, které tvoří jádro atomu), ale byly chemicky identické. Soddy pracoval s vodíkem a objevil Deuterium, což je izotop vodíku, který má neutron (a nazývá se také těžký vodík). Nejběžnější forma vodíku (H1) má jeden proton v jádru a jeden elektron obíhající kolem něj. Ve své vzácné formě má Deuterium (H2) tři částice: jeden proton, jeden elektron a jeden neutron. Deuterium se vyskytuje přirozeně, zahrnující 0.015% veškerého vodíku ve vesmíru. Je zajímavé, že existenci deuteria na nízké, ale konstantní, prvotní část vodíku ohledu na to je jedním z hlavních argumentů ve prospěch teorie Velkého Třesku.
přítomnost vodíku ve vodě není jediným důvodem, proč je nezbytný pro život
voda je nezbytná pro život, jak ji známe. Když hledáme život jinde, sledujeme vodu. Po objevu vody na Marsu a několika měsících obíhajících kolem Jupiteru a Saturnu byly vypuštěny desítky kosmických sond. Zde na zemi vědci věří, že život začal, když směs prvotních aminokyselin ve vodě byla „zapálena“ nějakou elektrochemickou reakcí. Od té chvíle celý život na naší planetě používá vodu. Protože každá molekula vody má dva atomy vodíku na každý atom kyslíku, z toho vyplývá, že vodík je nezbytný pro život. Vodík však hraje další stejně zásadní roli při podpoře života, a to doslova. Vodík je pro DNA nezbytný. Struktura dvojité šroubovice molekuly je držena pohromadě vodíkovými vazbami. Konkrétně dva řetězce DNA zůstávají pohromadě vodíkovými vazbami, které se vyskytují mezi komplementárními páry nukleotidových bází. Mezi dvojicemi adenosinu a thyminové báze se vyskytují dvě vodíkové vazby; a mezi páry cytosinu a guaninové báze existují tři vodíkové vazby. Bez těchto vodíkových vazeb, které lepí obě ramena molekuly k sobě, by neexistovala dvojitá šroubovice; a bez ní, žádný život.
Vodík již pravomocí, co použijete,
V jistém smyslu, vodíkové hospodářství je už tady: můžete nevědomky používají vodík k moci vše—od vašeho domova, aby vaše auto. To platí, ať už používáte tradiční nebo alternativní energii, ať už máte hladový Hummer nebo elektrický Nissan Leaf a zda máte na střeše solární panely nebo používáte mřížku. Všechno to začíná ve středu Slunce. Sluneční jaderné požáry přeměňují vodík na helium a uvolňují energii ve formě fotonů, které sem dorazí za pouhých osm minut. Před miliony let byly tyto fotony používány starými rostlinami pro fotosyntézu. Dinosauři a další organismy živené z těchto rostlin, a jak zemřeli, jejich uhlík zůstává kombinován s vodou a rozložen na uhlovodíky (ropa, uhlí a zemní plyn), které dnes pohánějí naše automobily a továrny. Pokud tyto fotony zasáhly váš solární panel,byl to vodík, který je produkoval. Totéž platí pro elektřinu, která poplatky elektrické automobily a spotřebiče: to je buď vyrobené vody v přehradách (H2O), vyrábí pomocí turbín poháněných benzínem nebo zemního plynu (uhlovodíky), nebo vyrobené v jaderném reaktoru, jehož palivo bylo vyrobeno, když vodík vyrobený své kouzlo v centru většiny hvězd. Tento všudypřítomný, mocný prvek má potenciál jít ještě dále—pohánět naši společnost sama, jako vodíkové palivo, čistým a udržitelným způsobem.
Kovový vodík může být supravodič při pokojové teplotě…a vzdorovat gravitaci
před pár měsíci, Scientific American běžel zajímavý článek s názvem „Závod Zase Nabubřelý Vodíku do Kovu.“Článek zkoumal některé nekonvenční vlastnosti, které by kovový vodík měl, kdyby mohl být vyroben v laboratoři. Čistý vodík je plyn. Aby byla kapalina, je nutný vysoký tlak a super nízké teploty; proto je skladování a přeprava tak nákladná. Aby byl vodík kovový, vyžadovalo by to obrovské tlaky-podobné tlakům nalezeným ve středu hvězd—což je jediné místo, kde se předpokládá, že vodík je kovový. Článek vysvětluje, jak několik vědeckých týmů začíná zkoumat použití diamantů a laserů k aplikaci požadovaných tlaků. Zatím byli schopni replikovat tlaky ve středu planet, ale mají cestu, než uvidíme kovový vodík ve formě superfluidu. Tento superfluidní kov by měl některé zajímavé vlastnosti. Pro začátek, jak uvádí článek, “ pokud je kovový vodík superfluid, mohou mít vědci na rukou materiál, který vzdoruje porozumění. Všechny supravodiče, které známe, jsou pevné … a všechny superfluidy jsou izolátory. Tento kapalný vodík by byl současně supravodičem a superfluidem – nic takového nebylo nikdy pozorováno.“K dispozici je také vědecké spekulace, že další netradiční vlastnost tohoto supratekutého by „vzdorovat gravitaci“, ale že nás vezme do říše čisté spekulace. Ponechme tedy kovový vodík jako supravodivou tekutinu, která je sama o sobě působivá a jedinečná.
od svého prvního pozorování švýcarským alchymistou Paracelsusem v roce 1536 vodík zaujal a překvapil vědce téměř 500 let. „Základní prvek“, jak Americký fyzik a autor John Rigden to nazval, neustále vzdoruje naše pracovní předpoklady, náročné vědy kopat dále prohloubily naše poznání vnitřního fungování přírodního světa. Číslo jeden prvek, a to nejen nám umožňuje vidět daleko do vesmíru a hluboko do naší DNA, ale má to také potenciál, aby se stal čistý a bohatý zdroj energie, který by nám mohl pomoci řešit naléhavé udržitelnosti otázce, které čelíme dnes.
