Tečni vodonik je jedno od agregacijskih stanja vodonika. Takođe postoji gasovito i čvrsto stanje ovog elementa. A ako je gasoviti oblik mnogima dobro poznat, onda druga dva ekstremna stanja postavljaju pitanja.
Historija
Tečni vodonik je dobijen tek tridesetih godina prošlog veka, ali je pre toga hemija prešla dug put u savladavanju ovog načina skladištenja i primene gasa.
Veštačko hlađenje počelo se eksperimentalno koristiti sredinom osamnaestog veka u Engleskoj. Godine 1984. dobijeni su tečni sumpor-dioksid i amonijak. Na osnovu ovih studija, dvadeset godina kasnije razvijen je prvi frižider, a trideset godina kasnije Perkins je prijavio zvanični patent za svoj izum. Godine 1851, s druge strane Atlantskog okeana, John Gorey je polagao pravo na izradu klima uređaja.
Do vodonika je došlo tek 1885. godine, kada je Poljak Wroblewski u svom članku objavio činjenicu da je tačka ključanja ovog elementa 23 Kelvina, vršna temperatura 33 Kelvina, a kritični pritisak 13 atmosfera. Nakon ove izjave, James Dewar je pokušao stvoriti tekući vodonik u njemukraja 19. veka, ali nije dobio stabilnu supstancu.
Fizička svojstva
Ovo stanje agregacije karakteriše veoma niska gustina materije - stoti deo grama po kubnom centimetru. Ovo omogućava korištenje relativno malih posuda za skladištenje tekućeg vodika. Tačka ključanja je samo 20 Kelvina (-252 Celzijusa), a ova supstanca se smrzava već na 14 Kelvina.
Tečnost je bez mirisa, boje i ukusa. Mešanje sa kiseonikom može dovesti do eksplozije u pola vremena. Kada dostigne tačku ključanja, vodonik prelazi u gasovito stanje, a zapremina mu se povećava za 850 puta.
Nakon ukapljivanja, vodonik se stavlja u izolovane posude koje se drže pod niskim pritiskom i na temperaturama između 15 i 19 Kelvina.
Izobilje vodika
Tečni vodonik se proizvodi umjetno i ne pojavljuje se u prirodnom okruženju. Ako ne uzmemo u obzir agregatna stanja, onda je vodonik najčešći element ne samo na planeti Zemlji, već i u svemiru. Zvijezde (uključujući naše Sunce) su sastavljene od njega, prostor između njih je ispunjen njime. Vodonik učestvuje u reakcijama fuzije i takođe može formirati oblake.
U zemljinoj kori, ovaj element zauzima samo oko procenat ukupne količine materije. Njegova uloga u našem ekosistemu može se cijeniti činjenicom da je broj atoma vodika drugi po broju nakon kisika. Skoro sve na našoj planetirezerve H2 su u vezanom stanju. Vodonik je sastavni dio svih živih bića.
Koristite
Tečni vodonik (temperatura -252 stepena Celzijusa) koristi se u obliku obrasca za skladištenje benzina i drugih derivata prerade nafte. Osim toga, trenutno se stvaraju koncepti transporta koji bi umjesto prirodnog plina mogli koristiti tečni vodonik kao gorivo. To bi smanjilo troškove vađenja vrijednih minerala i smanjilo emisije u atmosferu. Ali do sada, optimalan dizajn motora nije pronađen.
Tečni vodonik fizičari aktivno koriste kao rashladno sredstvo u svojim eksperimentima s neutronima. Pošto su masa elementarne čestice i jezgra vodonika skoro jednake, razmena energije između njih je veoma efikasna.
Pogodnosti i prepreke
Tečni vodonik može usporiti zagrijavanje atmosfere i smanjiti količinu stakleničkih plinova ako se koristi kao gorivo za automobile. Kada dođe u interakciju sa vazduhom (nakon prolaska kroz motor sa unutrašnjim sagorevanjem), formiraće se voda i mala količina azot-oksida.
Međutim, ova ideja ima svoje poteškoće, na primjer, način skladištenja i transporta plina, kao i povećan rizik od paljenja ili čak eksplozije. Čak i uz sve mjere opreza, isparavanje vodonika se ne može spriječiti.
Raketno gorivo
Tečni vodonik (temperatura skladištenja do 20 Kelvina) je jedan odpogonske komponente. Ima nekoliko funkcija:
- Hlađenje komponenti motora i zaštita mlaznice od pregrijavanja.
- Pružanje potiska nakon miješanja s kisikom i grijanja.
Moderni raketni motori rade na kombinaciji vodonik-kiseonik. Ovo pomaže u postizanju prave brzine kako bi se savladala gravitacija zemlje i u isto vrijeme spriječilo da svi dijelovi aviona budu izloženi previsokim temperaturama.
Trenutno postoji samo jedna raketa koja koristi vodonik kao gorivo. U većini slučajeva tečni vodonik je potreban za odvajanje gornjih stupnjeva raketa ili u onim uređajima koji će većinu posla obavljati u vakuumu. Bilo je sugestija istraživača da se koristi poluzamrznuti oblik ovog elementa kako bi se povećala njegova gustina.
