Γιατί το υδρογόνο καίγεται με έναν ήχο που σκάει;

«Τα δύο πιο κοινά στοιχεία στο σύμπαν είναι το υδρογόνο και η βλακεία». ~ Χάρλαν Έλισον

Ποιο είναι το πιο συνηθισμένο πράγμα μεταξύ των οπαδών του Λιονέλ Μέσι και του Κριστιάνο Ρονάλντο;

Δεν είναι η αγάπη τους και η τρελή στοργή τους για τις εικόνες τους, αλλά μάλλον το ΥΔΡΟΓΟΝΟ.

Το υδρογόνο αποτελεί περίπου το 10% του ανθρώπινου σώματος κατά μάζα. Υπάρχει με τη μορφή νερού και άλλων οργανικών μορίων σε όλο το σώμα.

Λοιπόν, τι όλοι έχουμε κοινό είναι υδρογόνο.

Το πρώτο στοιχείο του περιοδικού πίνακα και η πιο άφθονη χημική ουσία στο σύμπαν, το Hydrogen προέρχεται το όνομά του από τα ελληνικά — «hydro» που σημαίνει «νερό» και «genes» που σημαίνει «πρώην» — που δόθηκε από τον Γάλλο χημικό Antoine Lavoisier. Βρίσκεται στο 75% της κοινής ύλης. Ο ατομικός του αριθμός (ο αριθμός των πρωτονίων που υπάρχουν στον πυρήνα) είναι 1. Συνήθως υπάρχει στην αέρια του κατάσταση υπό τυπικές συνθήκες. Είναι ένα άχρωμο, άοσμο και ιδιαίτερα εύφλεκτο στοιχείο.

Η καθαρή μορφή του υδρογόνου είναι ελάχιστα παρούσα στην ατμόσφαιρα της Γης επειδή διαφεύγει γρήγορα από τη βαρύτητα της Γης, όπως προτείνεται από ορισμένες μελέτες. Βρίσκεται κυρίως σε συνδυασμό με οξυγόνο και νερό, καθώς και σε οργανική ύλη.

Υπάρχουν τρία φυσικά ισότοπα (άτομα του ίδιου στοιχείου που έχουν τον ίδιο ατομικό αριθμό, αλλά διαφορετικούς αριθμούς μάζας) και συγκεκριμένα το Πρωτίου (1Η), το Δευτέριο (2Η) και το Τρίτιο (3Η). Ένα διασκεδαστικό γεγονός είναι ότι το υδρογόνο είναι το μόνο στοιχείο του οποίου τα ισότοπα έχουν διαφορετικά ονόματα που χρησιμοποιούνται συνήθως. Σίγουρα, αυτό το στοιχείο κατέχει ιδιαίτερη θέση στον τομέα της Επιστήμης!

Πώς ανακαλύφθηκε το υδρογόνο;

Το 1671, ο Robert Boyle παρήγαγε αέριο υδρογόνο ενώ μελετούσε την αντίδραση του σιδήρου με τα οξέα, αλλά αρχικά δεν το αναγνώρισε.

Αργότερα, το 1766, ο Henry Cavendish αναγνώρισε το υδρογόνο ως ξεχωριστό στοιχείο όταν διεξήγαγε ένα πείραμα με ψευδάργυρο και υδροχλωρικό οξύ. Μάζεψε τις φυσαλίδες του αερίου και έδειξε ότι ήταν από διαφορετικό αέριο, που έγινε γνωστό ως υδρογόνο. Αργότερα, έδειξε επίσης ότι το υδρογόνο καίγεται στον αέρα για να σχηματίσει νερό. Αυτό οδήγησε στο τέλος της πεποίθησης ότι το νερό ήταν ένα στοιχείο. Ως εκ τούτου, ο Henry Cavendish πιστώνεται με την ανακάλυψη του υδρογόνου.

Πείραμα που δείχνει την παραγωγή υδρογόνου (Photo Credit :udaix/Shutterstock)

Γιατί το υδρογόνο καίγεται με έναν ήχο που σκάει;

Το υδρογόνο είναι ένα εξαιρετικά αντιδραστικό στοιχείο. Αυτό το μη τοξικό αέριο είναι επίσης πολύ εύφλεκτο.

Όταν το υδρογόνο υφίσταται μια χημική αντίδραση με το οξυγόνο, δηλαδή όταν καίγεται στον αέρα, παράγει έναν χαρακτηριστικό ήχο που σκάει.

Ας εξερευνήσουμε τον λόγο πίσω από αυτόν τον ασυνήθιστο ήχο.

Όταν δύο μόρια υδρογόνου συνδυάζονται με ένα μόριο οξυγόνου, υφίστανται μια χημική αντίδραση για να παράγουν δύο μόρια νερού - και επίσης απελευθερώνουν πολλή ενέργεια. Αυτή η αντίδραση είναι επομένως εξώθερμη στη φύση. Λόγω αυτής της αντίδρασης, το υδρογόνο ονομάζεται επίσης «νεροδιαμορφωτής».

Αυτή η αντίδραση είναι εξώθερμη, δηλαδή απελευθερώνει πολλή ενέργεια (Photo Credit :OSweetNature/Shutterstock)

Η ενέργεια που απελευθερώνεται σε αυτή την αντίδραση είναι κυρίως με τη μορφή θερμότητας. Αυτή η θερμότητα μεταδίδει κινητική ενέργεια στα μόρια του αέριου μείγματος και τα αναγκάζει να διαστέλλονται. Ο αέρας που περιβάλλει τα αέρια αρχίζει επίσης να διαστέλλεται πολύ γρήγορα. Αυτή η ξαφνική και γρήγορη διαστολή των μορίων αερίου προκαλεί διάσπαση του ηχητικού φράγματος. Έτσι, ακούμε έναν ήχο ποπ όταν καίγεται υδρογόνο λόγω της έκρηξης.

Ο ήχος ποπ προκύπτει επίσης από ακαθαρσίες που υπάρχουν στο αέριο μείγμα που υφίσταται τη χημική αντίδραση.

Ορισμένες άλλες αντιδράσεις που περιλαμβάνουν την εκπομπή του ήχου

1) Η καύση των κροτίδων εκπέμπει ηχητική ενέργεια λόγω των εκρηκτικών χημικών αντιδράσεων του νιτρικού καλίου, του θείου και του άνθρακα σε ανθρακικό κάλιο, άζωτο, θειικό κάλιο και διοξείδιο του άνθρακα.

2) Συνήθως, ακούγεται ένας ήχος που σκάει ενώ ανάβει ένας πυρσός οξυ-ακετυλενίου λόγω μπλοκαρίσματος ή διαρροής της ροής αερίου στον φακό.

Το μέλλον του υδρογόνου

Πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι το υδρογόνο είναι μια πολλά υποσχόμενη πηγή «καθαρού» καυσίμου για τη Γη. Η μεγάλη αφθονία του στο σύμπαν είναι ένα πρόσθετο πλεονέκτημα για εμάς. Ήδη τροφοδοτεί το σύμπαν μέσω διαδικασιών σύντηξης αστρικού υδρογόνου και αντιδράσεων πρωτονίου-πρωτονίου, για να αναφέρουμε μόνο μερικά.

Το υδρογόνο μπορεί πολύ αποτελεσματικά να χρησιμεύσει ως καύσιμο χωρίς ρύπανση, καθώς δεν έχει μόρια άνθρακα σε αυτό. Παράγει νερό όταν καίγεται. Μια τεράστια ποσότητα ενέργειας μπορεί να αξιοποιηθεί από χημικές αντιδράσεις που περιλαμβάνουν υδρογόνο που θα μπορούσαν να λύσουν τα προβλήματα της ενεργειακής ανεπάρκειας.

Οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου είναι το μέλλον της ενέργειας (Photo Credit :luchschenF/Shutterstock)

Ωστόσο, δεν είναι πάντα εύκολο να πετύχεις ένα μεγάλο κατόρθωμα. Το ίδιο συμβαίνει και με την αξιοποίηση του υδρογόνου προς όφελός μας. Το καύσιμο υδρογόνου είναι ακριβό, γεγονός που αποτελεί σημαντικό μειονέκτημα, καθώς οι βιομηχανίες προτιμούν φθηνότερα καύσιμα. Επίσης, η τρέχουσα διαδικασία παραγωγής υδρογόνου δεν είναι τόσο «καθαρή» ή «χωρίς ρύπανση». Το υδρογόνο για βιομηχανική χρήση παράγεται κυρίως από φυσικό αέριο, το οποίο παράγει διοξείδιο του άνθρακα (CO2).

Οι ερευνητές εργάζονται για την εύρεση εναλλακτικών και πιο φιλικών προς το περιβάλλον τρόπων για τη μαζική παραγωγή υδρογόνου. Εάν η ανθρωπότητα καταφέρει να ανακαλύψει και να εφεύρει καλύτερες μεθόδους παραγωγής υδρογόνου που θα ήταν οικονομικά αποδοτικές, καθώς και πιο καθαρές και πράσινες, τότε το υδρογόνο θα μπορούσε να ξεδιψάσει για απεριόριστη ενέργεια για γενιές και γενιές. Ας ελπίσουμε ότι αυτή η μέρα δεν είναι πολύ μακριά!