Característiques de l’hidrogen
L’hidrogen és l’element químic de símbol H i nombre atòmic 1. El seu nucli es compon només d’un protó, orbitat per un sol electró. Això fa que l’hidrogen sigui l’element més lleuger de tots, amb una massa atòmica mitjana d’1,00784 uma.
Aquest element és un gas incolor, inodor, insípid, no és tòxic, i és altament inflamable. Un cop s’ha inflamat, crema amb una flama quasi invisible de color blau pàl·lid. En el moment de la combustió, quan l’hidrogen entra en contacte amb l’oxigen es produeix aigua, sent l’únic residu que es produeix en la combustió de l’hidrogen. Per exemple, el transbordador espacial de la NASA utilitzava hidrogen líquid com a combustible, i oxigen líquid com a oxidant. El que sortia dels tancs de combustible del transbordador era doncs vapor d’aigua, ja que aquests dos elements es combinaven a l’hora de la combustió.
Abundància a l’univers
L’hidrogen és l’element químic més abundant a l’univers. Representa el 75%, en massa, de tota la matèria bariònica (amb la que nosaltres interactuem). Les estrelles es componen majoritàriament d’aquesta element. A la part central d’aquestes, l’hidrogen es fusiona entre sí, degut a les altes temperatures i la pressió a la que està sotmès. D’aquí és d’on extreuen la seva energia les estrelles.
Tot i així, a la Terra és molt rar trobar aquest element de forma lliure, ja que es combina amb altres compostos per formar diferents substàncies. Per exemple, es combina amb l’oxigen per formar aigua (H2O), o amb carbó, per formar hidrocarburs, com el metà (CH4), el butà (C4H10)… Com que és la substància química més lleugera de totes, es troba a les parts més altes de l’atmosfera, i fins i tot s’escapa del camp gravitatori del nostre planeta. Es calcula que la Terra perd 3 kilograms d’hidrogen cada segon, que al llarg d’un any representen 95 000 tones d’hidrogen perdut.
Els isòtops de l’hidrogen
Els isòtops d’un element químic són àtoms que al nucli tenen el mateix nombre de protons que l’element original, però un nombre diferent de neutrons. Els isòtops, doncs, conserven les mateixes característiques que l’element original, però amb un nombre diferent de neutrons.
En particular, l’hidrogen té 2 tipus d’isòtops naturals, que s’escriuen 2H i 3H. Tot i així, aquest element posseeix altres isòtops, els quals són molt inestables i mai s’han observat a la naturalesa, tot i que s’han pogut sintetitzar en laboratori. Aquests isòtops tan inestables van des del 4H fins al 7H.
L’hidrogen és l’únic element que té diferents noms per als seus isòtops
Hidrogen-2 (Deuteri)
Aquest isòtop de l’hidrogen, conegut com a deuteri (de símbol D), conté un protó i un neutró al nucli. El deuteri no és radioactiu ni representa un perill de toxicitat significatiu. L’aigua enriquida en aquest isòtop s’anomena aigua pesada.
Hidrogen-3 (Triti)
L’3H, conegut com a triti (de símbol T), conté un protó i dos neutrons al seu nucli. El triti és un isòtop radioactiu, i el seu període de semidesintegració és d’aproximadament 12,3 anys. En el medi natural es produeixen petites quantitats de triti degut a la interacció de raigs còsmics amb els gasos atmosfèrics. L’ITER, el reactor de fusió nuclear més avançat del món, pretén fusionar àtoms de deuteri i triti per produir grans quantitats d’energia.
La resta
Els altres isòtops d’aquest element no es troben a la natura, i s’han creat artificialment de diferents formes. Per exemple, el 4H (amb un protó i tres neutrons al nucli), es va crear bombardejant triti amb nuclis de deuteri. Aquest i els isòtops amb més neutrons de l’hidrogen tenen un període de semidesintegració de l’ordre de 10-23 segons.
L’hidrogen com a combustible
L’hidrogen és el carburant amb més densitat energètica: 1 kilogram conté la mateixa energia que 2,8 kilograms de metà. L’hidrogen es podria utilitzar en el futur per propulsar automòbils, doncs és una energia amb un impacte medi-ambiental nul, ja que quan entra en combustió el seu únic residu és aigua. A més a més, és molt eficient com a combustible. En un vehicle propulsat per hidrogen, aproximadament el 60% de l’energia química de l’hidrogen es converteix en energia motriu per al vehicle, mentre que el rendiment mecànic dels motors tèrmics, com els de gasolina o gasoil, és d’entre un 20 i un 35%.
A més, l’hidrogen és molt utilitzat a la indústria, i és fàcil d’emmagatzemar i de transportar. Per tant, l’hidrogen podria utilitzar-se en el futur com una energia molt eficient i neta. Avui en dia ja s’estan dissenyant cotxes que funcionin amb aquest element.
Entrades Similars:
Quins són els elements originaris del Big Bang?
Les quatre forces fonamentals de l’univers
Les nanes blanques, uns vestigis estel·lars
Entrades Populars:
Perquè la Lluna només ens ensenya una cara?
Stephenson 2-18, l’estrella més gran coneguda a l’univers
L’explotació minera al cinturó d’asteroides, una font de recursos
La brossa espacial, un gran problema
Com es van extingir els dinosaures?
Què passaria si la Terra deixés de rotar?
La missió a Venus de la sonda Venus Express per la ESA
Quins són els requisits per a ser un planeta?
Perquè no es poden sentir sons a l’espai?
Quina mida i forma tindrien els extraterrestres?
Les unitats de mesura que fem servir en astronomia
Entrades Recents:
Fantàstic article Ferran. Bon contingut i molt ben explicat. M’ha servit per repassar 😉
Moltes gràcies pel comentari!! 🙂
Bon article per a recordar coneixements oblidats 🙂👍
Moltes gràcies!!