Főmenü megnyitása

Hidrogén

kémiai elem, rendszáma 1, vegyjele H
(Prócium szócikkből átirányítva)

A hidrogén (régies, magyarosított elnevezése köneny vagy gyulany,[4] latinul: hydrogenium) a periódusos rendszer első kémiai eleme. Vegyjele H, rendszáma 1. A hidrogén a legkönnyebb elem, atomtömege 1,00784–1,00811 u, egyatomos formájában (H1) a leggyakoribb elem, a világegyetem barion-tömegének mintegy 75%-a.[5][megj. 1] A fősorozatbeli csillagok nagyrészt plazma halmazállapotú hidrogénből állnak, amit apránként héliummá alakítanak át - atommagfúziós folyamatok segítségével. A többi kozmikus testre általánosan igaz, hogy minél nagyobb, annál több benne a hidrogén: mivel a kisebb égitestek gravitációs mezeje az igen könnyű hidrogéngázt nem képes légkörében huzamosan megtartani.

1 -hidrogénhélium
-

H

Li
   
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
1s1
1
H
Általános
Név, vegyjel, rendszám hidrogén, H, 1
Elemi sorozat nemfémek
Csoport, periódus, mező 1, 1, s
Megjelenés
Hydrogen discharge tube.jpg
Atomtömeg 1,00784–1,00811 g/mol[1]
Elektronszerkezet 1s1
Elektronok héjanként 1
Electron shell 001 Hydrogen - no label.svg
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot gáz
Sűrűség (0 °C, 101,3 kPa)
0,0899 kg/m³[2]
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on 0,07 (szilárd anyag: 0,0763) g/cm³[3]
Hármaspont 13,8033 K, 7042 Pa
Olvadáspont 14,025 K
(-259,13 °C, -434,45 °F)
Forráspont 20,268 K
(-252,88 °C, -423,17 °F)
Olvadáshő 0,05868 kJ/mol
Párolgáshő 0,44936 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 28,836 J/(mol·K)
Gőznyomás
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T/K 15 20
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet hexagonális
Oxidációs szám 1, −1
(amfoter oxid)
Elektronegativitás 2,20 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 1312 kJ/mol
Atomsugár 25 pm
Atomsugár (számított) 53 pm
Kovalens sugár 37 pm
Van der Waals-sugár 120 pm
Egyebek
Hőmérséklet-vezetési tényező (300 K) 180,5 W/(m·K)
Hangsebesség (gáz, 27 °C) 1310 m/s
CAS-szám 1333-74-0
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A hidrogén izotópjai
Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
1H 99,985% H stabil 0 neutronnal
2H 0,0115% H stabil 1 neutronnal
3H nyomokban 12,32 év β 0,01861 3He
Hivatkozások

Szabványos nyomáson és hőmérsékleten színtelen, szagtalan, íztelen, nem mérgező, nem fémes, egy vegyértékű, igen gyúlékony kétatomos gáz, kémiai képlete H2. A világűrben előforduló, atomos hidrogén a Földön ritka, mert a hidrogén a legtöbb elemmel könnyen képez kovalens vegyületeket; ekként jelen van a vízmolekulában és a legtöbb szerves vegyületben is. Különösen fontos szerepet játszik a sav-bázis reakciókban, az oldható molekulák közötti proton-átadásban.

Ionos vegyületeiben lehet negatív töltésű (a hidrogén anion másik neve hidrid, jele H), vagy lehet pozitív töltésű H+. Ez utóbbi kation elméletben csak egy csupasz proton, ám a valóságban az ionos vegyületekben a hidrogén kationok komplexeket alkotnak.

A hidrogén leggyakoribb izotópja a prócium (ritkán használt név, jele 1H), atommagja egyetlen protonból és nulla neutronból áll. Mint a legegyszerűbb ismert atom, elméletileg is nagy jelentőségű. Így például, mivel ez az egyetlen olyan semleges elem, amelyre a Schrödinger-egyenlet analitikus eredményt ad, energetikájának és kötéseinek tanulmányozása kulcsszerepet játszott a kvantummechanika kidolgozásában.

A hidrogéngázt mesterségesen először a 16. század elején állították elő fémek és erős savak összekeverésével. 1766–81 között elsőként Henry Cavendish ismerte fel, hogy a hidrogéngáz egy diszkrét anyag,[6] aminek égésekor víz keletkezik. Erről a tulajdonságáról kapta később a nevét: görögül a υδρογόνο „vízképzőt” jelent.[7]

Az iparban nagyrészt földgáz és vízgőz reakciójával állítják elő, kisebb mértékben nagyobb energiaigényű hidrogéntermelő módszerekkel, mint amilyen a víz elektrolízise.[8] A legtöbb hidrogént a termelés helyéhez közel használják fel. Két legnagyobb felhasználási területe a fosszilis tüzelőanyagok feldolgozása (pl.: hidrokrakkolás) és az ammóniagyártás, elsősorban a műtrágyákhoz.

A hidrogén nagyon jól oldódik egyes fémekben (pl.: palládiumban, platinában, nikkelben); mindemellett metallurgiai szempontból aggodalomra ad okot, hogy sok fémet rideggé és törékennyé tesz;[9] ezzel megbonyolítja – többek között – a csővezetékek és tartályok tervezését.[10]

Tartalomjegyzék

TulajdonságaiSzerkesztés

ÉgéseSzerkesztés

 
A Space Shuttle fő hajtóműve hidrogént éget el tiszta oxigénnel, teljes tolóerőnél a láng szinte láthatatlan

A hidrogéngáz (vagy dihidrogén)[11] igen gyúlékony, levegővel keveredve nagyon széles tartományban, 4-75 térfogatszázalékos koncentrációhatárok között ég el.[12] A hidrogén égésekor felszabaduló entalpia −286 kJ/mol.[13]

 [megj. 2]

A hidrogéngáz és oxigéngáz keverékét durranógáznak nevezik, mert kémcsőben meggyújtva durranó hang kíséretében felrobban. A tiszta hidrogén csendesen ég. A hidrogéngáz a levegővel 4–74%-os koncentrációban, klórral 5–95%-os koncentrációban robbanóelegyet képez. Ezen gázelegyek szikra, hő vagy napfény hatására felrobbanhatnak. A hidrogén öngyulladási hőmérséklete (az a hőmérséklet, melyen levegőben spontán meggyullad) 500 °C.[14] A tiszta hidrogén-oxigén lángok ultraibolya fényt bocsátanak ki, és szabad szemmel szinte láthatatlanok, ahogy azt a bal oldali ábra is illusztrálja. Az égő hidrogén-szivárgások nagyon veszélyesek lehetnek, észlelésük lángdetektorral történhet. A Hindenburg léghajó megsemmisülése hírhedt példája a hidrogén égésének, habár a baleset oka máig vitatott. A hidrogén más körülmények között a szénhidrogénekre emlékeztető kékes lánggal ég,[15] a balesetről készült képeken látható narancssárga lángokat a hajótestet alkotó szénvegyületek, illetve az oxigén és hidrogén elegyének égése okozta.[16] Mivel a hidrogén könnyebb a levegőnél, a hidrogénlángok általában gyorsan emelkednek és kevesebb kárt okoznak, mint a szénhidrogén tüzek. A Hindenburg léghajó utasainak kétharmada túlélte a balesetet, számos haláleset a tűz helyett a zuhanás illetve az égő dízel üzemanyag miatt következett be.[17]

A H2 minden oxidálószerrel reagál. Szobahőmérsékleten a hidrogén spontán és hevesen reagálhat a klórral és a fluorral a megfelelő hidrogén-halogenid – hidrogén-klorid és a hidrogén-fluorid – keletkezése közben, amelyek egyben potenciálisan veszélyes savak.[18]

Elektron energiaszintjeSzerkesztés

 
A hidrogénatom ábrázolása, mutatva a központi proton és az atomi átmérő méretét, mely utóbbi körülbelül kétszerese a Bohr modell sugarának (a kép nem méretarányos)
A hidrogén-levegő keverék robbanása.

A hidrogénatomban lévő alapállapotú elektron energiaszintje −13,6 eV, amely durván egy 92 nm hullámhosszúságú ultraibolya fotonnak felel meg.[19]

A hidrogén energiaszintjei meglehetősen pontosan kiszámíthatók a Bohr-féle atommodell alapján, amelynek felfogása szerint az elektron a proton körül „kering”, a Föld Nap körüli keringéséhez hasonlóan. Azonban míg a bolygók és az égitestek egymás közötti vonzását a gravitáció okozza, az elektronok és a protonok között az elektromágneses erő hat. A kvantummechanika fejlődésének kezdetén Bohr posztulálta, hogy a perdület csak diszkrét értékeket vehet fel, így a Bohr-modell elektronjai a protontól csak bizonyos megengedett távolságra helyezkedhetnek el, és ezért csak bizonyos megengedett energiájúak lehetnek.[20]

A hidrogénatom még pontosabb leírása tisztán a kvantummechanikából származik, amely a Schrödinger-egyenletet vagy a Feynman útintegrál formulát használja a proton körüli elektron valószínűségi sűrűségfüggvényének kiszámításához.[21] A legbonyolultabb modellek a speciális relativitáselmélet és a vákuumpolarizáció kis hatásait is magukban foglalják. A kvantummechanikai felfogásban az alapállapotú hidrogénatom elektronjának egyáltalán nincs perdülete – ez szemlélteti, mennyire eltér a „bolygóként keringő” elektron képe a valóságtól.

Elemi molekulaformákSzerkesztés

 
Az első nyomok a folyékony hidrogénben, a Bevatron buborékkamrájában

A hidrogén kétatomos molekulájának két különböző magspin-izomerje létezik, amelyek az atommagok relatív spinjében térnek el.[22] Az ortohidrogénben a két proton spinje azonos irányú, és triplett állapotot alkot, az eredő magspinmomentum: 1 (½ + ½). A parahidrogénben a protonok spinjei ellentétes irányúak, és szinglett állapotot alkotnak, az eredő magspinmomentum: 0 (½ − ½). Standard hőmérsékleten és nyomáson a hidrogéngáz körülbelül 25% para- és 75% ortohidrogénből áll, melyet normál hidrogénnek is neveznek.[23] Az ortohidrogén és a parahidrogén egyensúlyi aránya függ a hőmérséklettől, de mivel az orto forma egy gerjesztett állapot, és emiatt nagyobb energiájú, mint a para forma, ezért instabil, és nem lehet tisztán előállítani. Nagyon alacsony hőmérsékleten az egyensúlyi állapot szinte kizárólag a para formából áll. A tiszta parahidrogén folyadék- és gázfázisainak termikus tulajdonságai – a rotációs hőkapacitásaik különbözősége miatt – jelentősen eltérnek a normál formáétól.[24] Az orto/para megkülönböztetés más hidrogén-tartalmú molekulákban vagy funkciós csoportokban is előfordul, mint például a vízben és a metilénben, de kis jelentőségű azok termikus tulajdonságaira nézve.[25]

A para- és ortohidrogén közötti nem katalizált átalakulás a hőmérséklettel nő, így a gyorsan kondenzált H2 nagy mennyiségű, nagy energiájú orto formát tartalmaz, amely nagyon lassan para formává alakul.[26] A kondenzált H2-ben lévő orto/para arány alapos megfontolást igényel a folyékony hidrogén előállításakor és tárolásakor: az orto-para átalakulás ugyanis exoterm folyamat, és elegendő hőt termel ahhoz, hogy elpárologtassa a folyékony hidrogén egy részét, így veszteséget okoz. Az orto-para átalakulás katalizátorait, úgymint vas(III)-oxid, aktív szén, platinázott azbeszt, ritkaföldfémek, uránvegyületek, króm(III)-oxid, illetve néhány nikkelvegyület,[27] felhasználják a hidrogén hűtése közben.[28]

További fázisaiSzerkesztés

 
A Jupiterhez és a Szaturnuszhoz hasonló gázóriások nagy mennyiségben tartalmazhatnak fémes hidrogént (szürkével jelölve)

Fémes hidrogénSzerkesztés

Kutatók 3,25 millió bar nyomással összenyomtak hidrogént, ami halmazállapot-változáson ment át, a hidrogén egy új szilárd fázist vett fel, amit „V”-vel jelölnek. Ebben az állapotban a hidrogénmolekulák atomokra bomlanak, és az atomok elektronjai fémes tulajdonságokat kezdenek mutatni.[29] A hidrogén ilyen átalakulását már 1935-ben megjósolták.[30][31] A fémes hidrogén – feltételezések szerint - hatalmas mennyiségben van jelen a Jupiter, Szaturnusz, és néhány újonnan felfedezett exobolygó gravitáció által összenyomott belsejében. Továbbá azt is feltételezik, hogy akár szobahőmérsékletig (~290 K) is szupravezető.[32]

HidrogéniszapSzerkesztés

A hidrogéniszap folyékony és szilárd halmazállapotú hidrogén elegye hármasponti hőmérsékleten. Alacsonyabb a hőmérséklete, de 16-20%-kal nagyobb a sűrűsége, mint a folyékony hidrogéné;[33] ezért lehetséges jövőbeni rakéta-hajtóanyag. A hidrogéniszap alkalmazásával ugyanis csökkenne az űrhajók üzemanyagtartályának térfogata, és így a jármű üres tömege is.[34]

VegyületeiSzerkesztés

Kovalens és szerves vegyületekSzerkesztés

Habár a H2 standard körülmények között nem túlzottan reakcióképes, mégis a legtöbb elemmel vegyületeket képez. A hidrogén a nála nagyobb elektronegativitású elemekkel is alkothat vegyületeket, mint például a halogének (pl. F, Cl, Br, I), vagy az oxigén; ezekben a vegyületekben a hidrogén részlegesen pozitív töltésű.[35] Amikor fluorhoz, oxigénhez, vagy nitrogénhez kötődik, a hidrogénatomok részt vehetnek egy közepes erősségű, nem kovalens kötés kialakításában, az úgynevezett hidrogénkötésben, amely sok biológiai molekula stabilitása szempontjából kulcsfontosságú.[36][37] A hidrogén a kisebb elektronegativitású elemekkel – például a fémekkel, félfémekkel – is képez vegyületeket, ezekben részleges negatív töltést vesz fel. Ezeket a vegyületeket gyakran sószerű hidrideknek nevezik.[38]

A hidrogénvegyületek hatalmas sokaságát képezi a szénnel, ezek az úgynevezett szénhidrogének, és még ennél is több, heteroatomot is tartalmazó szénvegyülete ismert. Ezeket – az élő dolgokkal való általános kapcsolatuk miatt – szerves vegyületeknek nevezik,[39] tulajdonságaik vizsgálatának tudománya a szerves kémia,[40] illetve ugyanez az élő szervezetek szempontjából a biokémia.[41] Néhány definíció szerint, a „szerves” vegyületeknek elegendő csupán szenet tartalmazniuk. Azonban, a legtöbb közülük hidrogént is tartalmaz, és mivel ez a szén–hidrogén kötés az, amely az ebbe az osztályba tartozó vegyületek legtöbb különleges kémiai jellemzőjét adja, egyes meghatározások szerint a szén–hidrogén kötések szükségesek a „szerves” kémiához.[39] Milliónyi szénhidrogén ismert, és ezek többnyire bonyolult, szintetikus úton állíthatók elő, amely eljárások ritkán tartalmaznak elemi hidrogént.

HidridekSzerkesztés

A hidrogén vegyületeit gyakran nevezik hidrideknek, mely kifejezés használata meglehetősen tág értelmű. A „hidrid” kifejezés azt sugallja, hogy a H-atom negatív vagy anionos jellegű, amelyek jelölése H-, és akkor használjuk, amikor a hidrogén nálánál elektropozitívabb elemmel képez vegyületet. A hidrid anion létezését Gilbert N. Lewis vetette fel 1916-ban, az I. és II. főcsoprt sószerű hidridjei számára, és Moers bizonyította 1920-ban lítium-hidrid (LiH) olvadékelektrolízisével, melynek során az anódon sztöchiometrikus mennyiségű hidrogén keletkezett.[42] Figyelembe véve a hidrogén alacsony elektronegativitását, az I. és II. főcsoporton kívüli fémek esetében a kifejezés meglehetősen megtévesztő. A II. főcsoport hidridjei közül kivétel a BeH2, amely polimer. A lítium-alumínium-hidridben az AlH4 anion az Al(III)-hoz erősen kötődő hidridionokból áll.

Habár majdnem mindegyik főcsoport elemeivel képezhetők hidridek, a vegyületek száma és lehetséges kombinációjuk nagyon változó, például ismert több mint száz biner borán-hidrid, de csak egy biner alumínium-hidrid.[43] Biner indium-hidridet még nem azonosítottak, jóllehet nagyobb komplexek léteznek.[44]

A szervetlen kémiában a hidridek hídligandumok szerepét tölthetik be két központi fémion között a koordinációs komplexekben. Ez a funkció különösen gyakori a 13. csoport elemei közt, különösen a boránok (bór-hidridek), az alumínium komplexek, valamint a karborán klaszterek esetében.[45]

Protonok és savakSzerkesztés

A hidrogén oxidációjakor az atomból eltávolítódik egy elektron, és H+ ion keletkezik, amely nem tartalmaz elektront, és atommagjában általában egy proton található. Ez az oka annak, hogy a hidrogéniont gyakran csak protonnak nevezik. A Brønsted–Lowry-elmélet szerint a savak proton donorok, míg a bázisok proton akceptorok.

A csupasz proton (H+) nem létezhet oldatban vagy ionos kristályban, mert erőteljesen vonzza más atomok vagy molekulák elektronjait. Leszámítva a magas hőmérsékleten előforduló plazma állapotot, az ilyen protonokat nem lehet eltávolítani az atomok és molekulák elektronfelhőitől, ezért azok továbbra is kötődni fognak.

IzotópjaiSzerkesztés

 
Hidrogén kisülési cső
 
Deutérium kisülési cső
 
A prócium a hidrogén leggyakoribb izotópja, egy protonból és egy elektronból áll. Egyedülálló a stabil izotópok közt, mivel nincs neutronja (hogy miért nincs másik, arról bővebben lásd: diproton)

A hidrogénnek három természetben előforduló izotópja van, ezek jelölése 1H, 2H és 3H. Laboratóriumban egyéb, nagymértékben instabil hidrogén-atommagokat (4H-től 7H-ig) is előállítottak már, de ezeket a természetben nem figyelték meg.[46][47]

  • 1H: a hidrogén leggyakoribb izotópja, természetes előfordulása több mint 99,98%. Az atommagja egyetlen protonból áll; innen származik a leíró, de ritkán használt neve, a prócium.[48]
  • 2H: a hidrogén másik stabil izotópja, amely deutérium néven is ismert; a földi hidrogénminták 0,0184–0,0026 százalékát alkotja.[49] Magjában egy proton és egy neutron található. Azt gondolják, hogy lényegében a világegyetemben lévő összes deutérium az ősrobbanásban keletkezett, és azóta is megmaradt. A deutérium nem radioaktív, és nem képvisel jelentős toxicitási veszélyt sem. A normál hidrogén helyett deutériumot tartalmazó vízmolekulákban gazdag vizet nehézvíznek nevezik. A deutériumot és vegyületeit nem-radioaktív jelölőként használják a kémiai kísérletek során és az 1H-NMR spektroszkópiához alkalmazott oldószerekben.[50] A nehézvizet atomreaktorokban használják neutronmoderátorként és hűtőközegként. A deutérium mindemellett lehetséges üzemanyaga az erőművi magfúziónak.[51]
  • 3H: másik nevén trícium, atommagjában két neutron és egy proton található. Radioaktív, béta-bomlás révén hélium-3-má alakul, felezési ideje 12,32 év.[45] Annyira radioaktív, hogy felhasználható világító festékként, így olyan helyen is alkalmazzák, mint például a karóra. Az üveg megakadályozza, hogy a kis mennyiségű sugárzás kijusson.[52] Kis mennyiségű trícium természetes módon keletkezik a kozmikus sugárzás és a légköri gázok kölcsönhatása révén, illetve trícium szabadult fel a nukleáris fegyverkísérletek során is.[53] A tríciumot alkalmazzák magfúziós reakciókban,[54] a geokémiában mint nyomjelző izotóp,[55] illetve speciális önmegvilágító berendezésekben.[56] Illetve kémiai és biológiai nyomjelzős kísérletekben mint radioaktív nyomjelző (radiolabel).[57]

A hidrogén az egyetlen olyan kémiai elem, amely izotópjainak saját elnevezése a mai napig használatban maradt. A radioaktivitás kutatásának kezdetén a különböző nehéz radioaktív izotópok egyedi neveket kaptak, de ezeket az elnevezéseket ma már a deutérium és a trícium kivételével nem használják. A deutériumot gyakran D, a tríciumot pedig gyakran T betűvel jelölik (a 2H illetve 3H helyett), de a próciumnak megfelelő P betű már használatban van a foszfor jelölésére, így ez nem alkalmazható.[58] A Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniójának (IUPAC) nevezéktani iránymutatója megengedi a D és T használatát, jóllehet a 2H illetve 3H szimbólumok használatát javasolja.[59]

TörténeteSzerkesztés

Felfedezése és felhasználásaSzerkesztés

 
Antoine-Laurent de Lavoisier

A hidrogént Robert Boyle fedezte fel 1671-ben, és ő írta le azt a vasreszelék és híg savak közti reakciót, amely eredményeképpen hidrogéngáz keletkezett.[60][61] 1766-ban Henry Cavendish elsőként fedezte fel, hogy a hidrogén önálló elem; majd a gázt a fém-sav reakció nyomán „tűzveszélyes levegőnek” nevezte el. Úgy gondolta, hogy ez a „tűzveszélyes levegő” valójában azonos a hipotetikus, flogiszton nevű anyaggal,[62][63] és továbbá 1781-ben megállapította, hogy a gáz elégésekor vizet termel. Az elem felfedezését rendszerint neki tulajdonítják.[64][65] A „vízképzőt” jelentő hidrogén nevet Antoine Lavoisier alkotta szóképzéssel a görög ὕδωρ (hüdór: víz) és a γεννώ (gennó: nemzeni) szavakból 1783-ban,[66] amikor ő és Laplace reprodukálta Cavendish azon megállapítását, miszerint víz keletkezik, ha a hidrogén elég.[65]

Lavoisier híres tömegmegmaradásra irányuló kísérleteihez a hidrogént úgy állította elő, hogy tűzzel izzásig hevített vascsövön keresztül reagáltatta a vízgőzt fém vassal. A vas vízben lévő protonok általi, magas hőmérsékletű anaerob oxidációját vázlatosan az alábbi reakciók szemléltetik:

 
 
 

Számos fém – például a cirkónium – termel hidrogént hasonló vízzel való reakció során.

1800-ban Nicholson és Carlisle a vizet elektromos árammal hidrogénre és oxigénre bontotta.[67] A hidrogént James Dewar cseppfolyósította az első alkalommal 1898-ban, regeneratív hűtés és saját találmánya, a termosz segítségével.[65] Következő évben szilárd hidrogént készített.[65] A deutériumot 1931-ben Harold Urey amerikai kémikus fedezte fel. 1934-ben pedig Ernest Rutherford, Mark Oliphant és Paul Harteck tríciumot készített.[64] A nehézvizet, melyben a rendes hidrogén helyén deutérium található, Urey csapata fedezte fel 1932-ben.[65] François Isaac de Rivaz építette meg az első hidrogén és oxigén keverékével működő belső égésű motort 1806-ban. Edward Daniel Clarke 1819-ben feltalálta a hidrogéngáz fúvócsövet. A Döbereiner lámpát és a rivaldafényt 1823-ban találták fel.[65]

Az első hidrogénnel töltött léggömböt Jacques Charles találta fel 1783-ban.[65] A hidrogén biztosította az első megbízható légi jármű, az 1852-es Henri Giffard-féle léghajó felhajtóerejét.[65] Ferdinand von Zeppelin német báró hidrogénnel feltöltött merev léghajók ötletét vetette fel; később ezek lettek a zeppelinek, első repülésükre 1900-ban került sor.[65] A menetrendszerű közlekedés 1910-ben kezdődött, és az első világháború 1914. augusztusi kitöréséig 35 000 ember utazott rajtuk súlyosabb incidensek nélkül. A háború alatt a hidrogénnel töltött léghajókat megfigyelő platformokként és bombázásra használták.

Az első non-stop transzatlanti átkelésre a brit R34 léghajóval, 1919-ben került sor. A rendszeres személyszállítási szolgáltatás az 1920-as években folytatódott, és bár az Egyesült Államok héliumtartalékainak felfedezése a biztonság megnövekedését ígérte, az amerikai kormány nem volt hajlandó a gázt erre a célra eladni. Következésképpen H2-t használtak a Hindenburg zeppelinben is, amely 1937. május 6-án New Jersey felett a levegőben kigyulladt és elpusztult.[65] Az incidenst élőben közvetítette a rádió, és filmre is vették. Széles körben elterjedt, hogy a tüzet a szivárgó hidrogén öngyulladása okozta, de a későbbi vizsgálatok rámutattak, hogy azt az alumínium-szövet borítás és a statikus elektromosság idézte elő. Mindenesetre a hidrogén hírneve a léghajózás terén teljesen odalett.

Ugyanebben az évben szolgálatba léptek az első hidrogén-hűtésű turbógenerátorok az Ohio állambeli Daytonban a Dayton Power & Light Co. vállalatnál, melyek gáz halmazállapotú hidrogént használtak hűtőközegként a forgórészben és az állórészben. A generátorban hűtés céljára sokkal előnyösebb levegő helyett a hidrogén alkalmazása, mert az jobban (gyorsabban) vezeti el a hőt a generátortól; csökkenti a zajt; és kisebb súrlódást okoz; ezáltal csökkenti a gép veszteségét.[68]

Első ízben 1977-ben használtak nikkel-hidrogén akkumulátorokat az Egyesült Államok Haditengerészetének navigációs műholdján (NTS-2).[69] Ilyen akkumulátorokkal van ellátva például az ISS,[70] a Mars Odyssey,>[71] és a Mars Global Surveyor is.[72] Pályájának sötét részén a Hubble űrtávcsövet szintén nikkel-hidrogén akkumulátorok látták el árammal; ezeket végül 2009 májusában több mint 19 évvel a start után, 13 évvel a tervezett élettartam felett lecserélték.

Szerepe a kvantumelméletbenSzerkesztés

 
A hidrogén emissziós színképe a látható tartományban. Ezek a Balmer-sorozat látható vonalai

Az egy protonból és egy elektronból álló viszonylag egyszerű atomszerkezete révén, a hidrogénatom illetve az általa elnyelt és kibocsátott fény volt a középpontja az atomszerkezeti elméletek fejlődésének.[73] Ezenfelül a következésképpen egyszerű hidrogénmolekula, illetve H2+ kation tette lehetővé a kémiai kötés természetének teljesebb megértését, amely röviddel a hidrogénatom kvantummechanikai kezelésének 1920-as évekbeli kifejlődését követte.

Az egyik első explicit módon észlelt (de abban az időben még meg nem értett) kvantum hatás, egy hidrogént is magában foglaló Maxwell-megfigyelés volt; fél évszázaddal a teljes kvantummechanikai elmélet megszületése előtt. Maxwell megfigyelte, hogy a H2 fajlagos hőkapacitása szobahőmérséklet alatt rejtélyesen eltér a kétatomos gázokétól, és kriogén hőmérsékleten egyre inkább egyatomos gázokéra hasonlít. A kvantumelmélet szerint, ez a viselkedés a (kvantált) rotációs energiaszintek távolságából ered, amelyek különösen szélesek a hidrogénmolekulában, mert annak alacsony a tömege. Ezek az egymástól távol elhelyezkedő szintek az alacsony hőmérsékletű hidrogénben meggátolják a hőenergia azonos felosztását rotációs mozgássá. A nehezebb atomokból álló kétatomos gázok nem rendelkeznek ilyen széles távolságban lévő energiaszintekkel, és nem mutatják ugyanezt a hatást.[74]

ElőfordulásaSzerkesztés

A hidrogén – atomos formájában – a világegyetem leggyakoribb kémiai eleme, a normál anyag tömegének 75%-át, az atomok számának 90%-át alkotja (az univerzum tömegének legnagyobb része ugyanakkor nem kémiai elem típusú anyag, feltételezések szerint a tömeg még nem észlelhető formájában – mint sötét anyag és sötét energia – van jelen).[75] Ez az elem nagy mennyiségben található meg a csillagokban és a gázóriásokban. A H2 molekulafelhők a csillagkeletkezéssel hozhatók összefüggésbe. A hidrogén létfontosságú szerepet játszik a csillagok energiaellátásában a proton-proton ciklus és CNO-ciklus magfúziója révén.[76]

Az egész világegyetemben a hidrogén többnyire atomos és plazma állapotban található meg, amelyek tulajdonságai meglehetősen eltérnek a molekuláris hidrogénétől. Plazma állapotban a hidrogén elektronja és protonja nem kapcsolódik össze, ez igen magas elektromos vezetőképességet és magas emissziót (ez adja a Nap és más csillagok fényét) eredményez. A töltött részecskéket a mágneses és elektromos mezők erősen befolyásolják. Például a napszélben kölcsönhatásba lépnek a Föld magnetoszférájával, előidézve a Birkeland-áramokat és a sarki fényt. A hidrogén semleges atomi állapotban található meg a csillagközi anyagban. A csillapított Lyman-alfa rendszerekben található nagy mennyiségű semleges hidrogénről feltételezik, hogy uralja az univerzum kozmológiai barion sűrűségét, egészen z=4 vöröseltolódásig.[77]

Szokásos körülmények között az elemi hidrogén a Földön kétatomos gázként fordul elő. Azonban kis tömege miatt – ami lehetővé teszi, hogy könnyebben elszökjön a földi gravitációból, mint a nehezebb gázok – a hidrogéngáz nagyon ritka a Föld légkörében (1 ppm). A hidrogén mindemellett a harmadik leggyakoribb elem a Föld felszínén;[78] többnyire vegyületeiben fordul elő, mint például a szénhidrogének és a víz.[45] Bizonyos baktériumok és algák is termelnek hidrogéngázt, illetve a bélgáz természetes összetevője, akárcsak a metán, amely maga is egyre növekvő jelentőségű hidrogénforrás.[79]

A protonált molekuláris hidrogén (H+3) megtalálható a csillagközi anyagban, ahol molekuláris hidrogénből a kozmikus sugárzás ionizációjának hatására keletkezik. Ezt a töltött iont a Jupiter bolygó felső légkörében is megfigyelték. A kis hőmérséklet és sűrűség következtében az ion az űrbéli környezetben viszonylag stabil. A H+3 az egyik legnagyobb mennyiségben előforduló ion a világegyetemben, és jelentős szerepet játszik a csillagközi anyagok kémiájában.[80] A semleges háromatomos hidrogén (H3) csak gerjesztett formában létezhet; és ezért instabil.[81] A dihidrogén kation (H+2) bár előfordul a világűrben, de igen ritkán.[82]

ElőállításaSzerkesztés

A hidrogént előállítják kémiai és biológiai laboratóriumokban, gyakran egyéb reakciók melléktermékeként; illetve az iparban a telítetlen szubsztrátok hidrogénezésére.

LaboratóriumbanSzerkesztés

Laboratóriumban a H2-t rendszerint híg, nem oxidáló savak és bizonyos reakcióképes fémek – mint például sósav és cink – reagáltatásával állítjuk elő a Kipp-készülékben.

 

Alumínium bázisokkal való reakciója is hidrogént eredményez:

 

Előállítható alkálifémek és víz reakciójával:

 

A fenti reakció nagyon heves, ezért azt le kell lassítani (például az alkálifémet amalgám formában, vagy víz helyett a kevésbé aktív etanolt használva).

A hidrogén előállításának egyszerű módja a víz elektrolízise. A vízbe alacsony feszültségű áramot vezetve, oxigéngáz képződik az anódon, illetve ezzel egyidejűleg hidrogéngáz képződik a katódon. Tárolás céljára előállított hidrogéngáz esetén a katód jellemzően platinából, vagy más inert fémből készül. Ha azonban a gázt helyben elégetik, kívánatos, hogy a keletkezett oxigén segítse az égést, és így akár mindkét elektróda inert fémekből készülhet. (A vas például oxidálódik, és így csökkenti a felhasználható oxigén mennyiségét). Az eljárás elméleti maximális hatásfoka (az előállított hidrogén energetikai értéke szemben a felhasznált villamos energiával) valahol a 80–94% tartományban van.[83]

 

2007-ben felfedezték, hogy egy alumínium-gallium ötvözetet pellet formában vízhez adva, azt hidrogén előállítására lehetne felhasználni. Az eljárás ugyan alumínium-oxidot is létrehoz; de a drága gallium, amely megakadályozza az oxidréteg kialakulását a pelleten, újra felhasználható. Ez jelentős következményekkel járhat egy hidrogén alapú gazdaságra nézve; például a hidrogén a helyszínen előállítható, és nem kell szállítani.[84]

IparbanSzerkesztés

A hidrogén több különböző módon állítható elő, de gazdasági szempontból a legfontosabb eljárások a szénhidrogénekből nyerik ki a hidrogént. A kereskedelmi ömlesztett hidrogéngázt általában földgáz gőzreformálásával termelik.[85] Magas hőmérsékleten (1000–1400 K, 700–1100 °C) a vízgőz (vízpára) reagál a metánnal, így szén-monoxid és dihidrogén keletkezik:

 

Ezt a reakciót kis nyomáson kedvező elvégezni, de nagy nyomáson (2 MPa, 20 atm) is lefolytatják. Ennek az az oka, hogy a nagynyomású H2 a leginkább piacképes termék, és a nyomásváltoztatásos adszorpciós (pressure swing adsorption - PSA) tisztító rendszerek is jobban működnek nagyobb nyomáson. A keletkezett gázkeverék az úgynevezett „szintézisgáz”, mert gyakran közvetlenül használják fel metanol és hasonló vegyületek előállításához. A metán kivételével a szénhidrogének is felhasználhatóak a szintézisgáz előállítására; változó termelékenységgel. Ezen magasan optimalizált technológia sok komplikációjának egyike a koksz vagy szén képződése:

 

Következésképpen, a gőzreformálás jellemzően H2O feleslegben megy végbe. További hidrogén nyerhető ki a gőzből szén-monoxid felhasználásával, a víz-gáz eltolási reakción (WGS) keresztül, különösen vas-oxid katalizátor jelenlétében. Ez a reakció emellett egy gyakori, ipari szén-dioxid forrás:[85]

 

Egyéb fontos H2 termelő eljárás például a szénhidrogének részleges oxidációja;[86]

 

és a vízgáz-reakció, amely a fenti eltolási reakciót előzheti meg:[85]

 

A hidrogént néha ugyanabban az ipari folyamatban állítják elő és használják fel anélkül, hogy elkülönítenék. Az ammónia előállító Haber–Bosch-eljárásban a hidrogén földgázból keletkezik.[87] Telített sósvíz klórtermelő elektrolízisének mellékterméke is hidrogén.[88]

TermokémiailagSzerkesztés

Több mint kétszáz termokémiai ciklus létezik, amely vízbontásra használható; és körülbelül egy tucat ilyen ciklus – például a vas-oxid ciklus; cink cink-oxid ciklus; cérium(IV)-oxid cérium(III)-oxid ciklus; kén-jód ciklus, réz-klór ciklus és a hibrid kén ciklus – áll kutatás és tesztelés alatt, hogy vízből és hőből elektromosság nélkül állítson elő hidrogént és oxigént.[89] Számos laboratórium (többek között Franciaországban, Németországban, Görögországban, Japánban, valamint az Egyesült Államokban) fejleszt termokémiai módszereket a hidrogén előállítására, napenergia és víz felhasználásával.[90]

Anaerob korrózió révénSzerkesztés

Anaerob körülmények között, a vas- és acélötvözeteket a víz protonjai lassan oxidálják. A vas anaerob korróziója először vas(II)-hidroxid (zöld rozsda) kialakulásához vezet, és az alábbi reakció írja le:

 

Anaerob körülmények között viszont, a vas(II)-hidroxidot (Fe(OH)2) a víz protonjai magnetitté és molekuláris hidrogénné oxidálhatják. Ezt a folyamatot a Schikorr-reakció írja le:

 

A jól kristályosodott magnetit (Fe3O4) termodinamikailag stabilabb, mint a vas(II)-hidroxid (Fe(OH)2). Ez a folyamat a vas és acél anaerob korróziója során történik, az oxigénmentes talajvizekben és a talajvízszint alatti redukáló talajokban.

GeológiailagSzerkesztés

A Föld légkörében található oxigéntől (O2) elzárva, mélygeológiai viszonyok között hidrogén (H2) keletkezik a szerpentinesedés során, a fayalit (Fe2SiO4, az olivin sorozat utolsó, vasban gazdag tagja) kristályrácsában lévő vas (Fe2+) szilikátok, vízben lévő protonok (H+) általi anaerob oxidációja révén. A megfelelő, magnetit (Fe3O4), kvarc (SiO2) és hidrogén (H2) létrejöttéhez vezető reakció a következő:

 

Ez a reakció hasonlít a Schikorr-reakcióban megfigyelt, vízzel érintkező vas(II)-hidroxid anaerob oxidációjára.

TranszformátorokbanSzerkesztés

A nagy teljesítményű transzformátorok egy része ásványolaj hűtésű. Ezek meghibásodása esetén gázok képződhetnek, melyek közül a hidrogén a leggyakoribb; ezért a hidrogén képződése a transzformátorban súlyos problémák korai előjele.[91]

FelhasználásaSzerkesztés

FolyamatokSzerkesztés

A kőolaj- és vegyiparnak nagy mennyiségű H2-re van szüksége. A H2 legnagyobb alkalmazási területe a fosszilis tüzelőanyagok feldolgozása és az ammóniatermelés. A petrolkémiai üzem legfontosabb hidrogénfogyasztó folyamatai a hidro-dealkilezés, a hidro-deszulfurizáció és a hidrokrakkolás. Ezenkívül számos más felhasználási területe van, ezek egyike a hidrogénezés; különösen a telítetlen olajok és zsírok (melyek megtalálhatóak például a margarinban) telítettségének növelésekor, illetve a metanol előállításakor. A sósav előállításakor közvetlenül hidrogénforrásként hasznosítják, illetőleg felhasználják fémes ércek redukálószereként.[92]

A hidrogén sok ritkaföldfémben és átmenetifémben jól oldódik,[93] és egyaránt oldódik nanokristályos fémekben és fémüvegben is.[94] A hidrogén oldhatóságára a fémekben befolyással vannak a kristályrácsban lévő szennyező anyagok, illetve a helyi torzulások.[95] Ezek a tulajdonságok akkor lehetnek hasznosnak, ha a hidrogént forró palládiumlemezeken átvezetve tisztítják; de a gáz magas oldhatósága kohászati probléma, mert sok fémet rideggé tesz,[9] illetve megbonyolítja a csővezetékek és a tartályok, de más gyártmányok tervezését is.[10]

Eltekintve a reagensként való használatától, a H2-t széles körben alkalmazzák a fizika és a mérnöki tudományok területén. Védőgázként használják fel egyes fémek hevítésekor (például volfrám), valamint különböző hegesztési eljárásokban, mint például az atomos hidrogén hegesztésben (AHW).[96][97] A hidrogént felhasználják az erőművekben, az elektromos generátorok forgórészének hűtésére, mert a hővezetési tényezője az összes létező gáz közül a legnagyobb. A folyékony hidrogént felhasználják kriogén kutatásokban, beleértve a szupravezetőképességét vizsgáló tanulmányokat is.[98] Mivel a hidrogéngáz sűrűsége a levegő 115-e, ezért könnyebb a levegőnél, így korábban léghajók és léggömbök töltőgázaként használták fel.[99]

Napjainkban a tiszta, illetve a nitrogénnel kevert hidrogént (úgynevezett formálógáz) nyomjelző gázként használják szivárgások detektálására. Az alkalmazásai megtalálhatók az autóipar, a vegyipar, a villamosenergia-termelés, az űrkutatás és a távközlés területén.[100] A hidrogén engedélyezett élelmiszer-adalékanyag (E949), lehetővé teszi az élelmiszer-csomagolások szivárgáspróbáját, illetve antioxidáns tulajdonságokkal bír.[101]

A hidrogén ritkább izotópjainak mindegyike egyedi alkalmazással rendelkezik. A deutériumot (hidrogén-2) felhasználják a fúziós erőművekben; illetve az urán hasadóanyagú CANDU reaktorokban moderátorként (neutron lassításra) alkalmazzák.[65] A deutériumvegyületek alkalmazási területei a kémiai és biológiai vizsgálatok, a kinetikus izotóp hatás tanulmányozása.[102] A tríciumot (hidrogén-3) atomreaktorokban termelik, felhasználják a hidrogénbomba gyártásához,[103] a biotudományokban izotópos címkézéshez,[57] illetve mint sugárzó forrás a világító festékekben.[104]

Az egyensúlyi hidrogén hármaspontjának hőmérséklete meghatározott fix pont az ITS-90 hőmérsékleti skálán; értéke 13,8033 K.[105]

HűtőközegSzerkesztés

A hidrogén gázt gyakran alkalmazzák erőművek elektromos generátoraiban a hagyományos léghűtés helyett,[106][107] mivel számos előnyös tulajdonsága van, amelyek a közvetlen eredményei annak, hogy könnyű, kétatomos molekula. Ezek közé tartozik az alacsony sűrűség és kis viszkozitás, illetve, hogy az összes gáz közül a legmagasabb a fajlagos hőkapacitása és hővezetési tényezője.

EnergiahordozóSzerkesztés

A hidrogén nem energiaforrás;[108] eltekintve a deutériummal vagy tríciummal működő kereskedelmi magfúziós erőművektől, amelyek technológiája jelenleg is fejlesztés alatt áll.[109] A Nap energiája is a hidrogén fúziójából származik, de ezen folyamat szabályozható megvalósítása földi körülmények között nehéz feladat.[110] A szoláris, biológiai, vagy elektromos forrásból származó elemi hidrogén előállítása több energiát igényel, mint amennyi az elégetésével nyerhető, így ezekben az esetekben a hidrogén energiatárolóként funkcionál; akárcsak egy akkumulátor. A hidrogén fosszilis forrásokból (mint például a metán) is előállítható lehet, de ezek a források nem fenntarthatók.[108]

A folyékony hidrogén és a sűrített hidrogéngáz egységnyi térfogatra vett energiasűrűsége bármely megvalósítható nyomáson lényegesen kisebb, mint a hagyományos üzemanyagforrásoké; jóllehet az egységnyi tömegre vett energiasűrűsége jóval nagyobb.[108] Mindazonáltal, az elemi hidrogént már széles körben tárgyalják, mint egy gazdaság-szintű, lehetséges jövőbeli energiahordozó.[111] Például a CO2-megkötés, amelyet a szén-dioxid-leválasztás és -tárolás követ, elvégezhető lenne azon a ponton, amikor a H2 előállítható fosszilis tüzelőanyagokból.[112] A közlekedésben használt hidrogén elégése viszonylag tiszta; némi NOx-kibocsátással,[113] de szén-dioxid-kibocsátás nélkül megy végbe.[112] Az infrastruktúra hidrogénalapú gazdaságra való teljes átalakításának költsége azonban jelentős.[114]

FélvezetőiparSzerkesztés

A hidrogént felhasználják az amorf szilícium és amorf szén szabad kötéseinek telítésére, így stabilizálva az anyagi tulajdonságokat.[115] Emellett a különböző oxidokban – beleértve: ZnO,[116][117] SnO2, CdO, MgO,[118] ZrO2, HfO2, La2O3, Y2O3, TiO2, SrTiO3, LaAlO3, SiO2, Al2O3, ZrSiO4, HfSiO4 és SrZrO3[119] – potenciális elektrondonor.

Biológiai szerepeSzerkesztés

A különféle mikroorganizmusok anaerob anyagcseréjük során végtermékként hidrogént állítanak elő, általában vas- vagy nikkeltartalmú enzimek (úgynevezett hidrogenázok) által katalizált reakciókon keresztül. Ezek az enzimek a H2 és az azt alkotó két-két proton és elektron közti reverzibilis redoxi-reakciót katalizálják. A hidrogéngáz a piruvát vízzé történő fermentációja során keletkező redukáló komponensek szállításakor jön létre.[120]

A vízbontás, melynek során a víz összetevőire – protonokra, elektronokra és oxigénre – bomlik, minden fotoszintetizáló szervezetben lejátszódik a fényreakciók során. Néhány ilyen szervezet, köztük a Chlamydomonas reinhardtii algák és a cianobaktériumok kifejlesztettek egy második lépést a sötét reakciókban, melyben a kloroplasztiszban lévő specializált hidrogenázok redukálják a protonokat és elektronokat, így képezve H2 gázt.[121] Erőfeszítések történtek annak érdekében, hogy a géntechnológiával módosított cianobaktérium hidrogenázok hatékonyan szintetizálják a H2 gázt oxigén jelenlétében is.[122] Hasonló erőfeszítéseket algákkal is végeztek bioreaktorokban.[123]

BiztonságSzerkesztés

A hidrogén az emberi biztonságra nézve veszélyes anyag, levegővel keveredve potenciálisan tűz- és robbanásveszélyes; míg tiszta, oxigénmentes formában fulladást okozhat.[124] Ezen túlmenően, a folyékony hidrogén kriogén anyag, ennek megfelelően a nagyon hideg folyadékokkal kapcsolatos veszélyeket rejti magában (mint például a fagyási sérülés).[125] A hidrogén számos fémben oldódik, és azon túlmenően, hogy elszivárog, kedvezőtlen hatással lehet rájuk; ilyen hatás például a hidrogén-elridegedés,[126] amely repedésekhez és robbanáshoz vezethet.[127] A külső légtérbe kiszivárgó hidrogéngáz spontán meggyulladhat. Továbbá a hidrogénlángok amellett, hogy nagyon forróak, szinte láthatatlanok, és így véletlen égési sérülésekhez vezethetnek.[128]

Még a hidrogén adatainak (beleértve a biztonsági adatlapot is) értelmezését is számos jelenség torzítja el. A hidrogén számos fizikai és kémiai tulajdonsága a parahidrogén/ortohidrogén arány függvénye (napokig vagy hetekig is eltart, míg egy adott hőmérsékleten eléri a egyensúlyi arányt, amelyre az adatokat általában megadják). A hidrogén detonációs paraméterei, mint például a kritikus detonációs nyomás és hőmérséklet, erősen függenek a tartály geometriájától.[124]

A hidrogén a tárolóedény falának legkisebb repedésen keresztül is átszivárog. Az olyan tartályok, amelyek más anyagok számára gáztömör tárolást képesek biztosítani, a hidrogén számára nem biztos, hogy megfelelnek.

MegjegyzésekSzerkesztés

  1. Megjegyzendő, hogy az univerzum tömegének legnagyobb része nem barionok vagy kémiai elemek formájában található (lásd sötét anyag és sötét energia).
  2. -286 kJ energia az éghető anyag (hidrogén) egy móljára nézve azaz itt:
     

JegyzetekSzerkesztés

  1. Atomic weights of the elements 2009. IUPAC. (Hozzáférés: 2013. február 16.)
  2. A hidrogén (IFA GESTIS) (németül)
  3. Wiberg, Egon; Wiberg, Nils; Holleman, Arnold Frederick. Inorganic chemistry. Academic Press, 240. o. (2001). ISBN 0123526515 
  4. Bán Gergely, Bán András (1997. március). „"Ómagyar"”. Természet Világa 128 (3), 116–117. o. ISSN 0040-3717. (Hozzáférés ideje: 2013. június 22.)  
  5. Palmer, D.: Hydrogen in the Universe. NASA, 1997. szeptember 3. (Hozzáférés: 2008. február 5.)
  6. Discovering the Elements”. Presenter: Professor Jim Al-Khalili. Chemistry: A Volatile History. BBC. BBC Four. 2010. január 21. 25:40.
  7. [www.vilaglex.hu/Erdekes/Html/KemiaNev.htm Kémiai elnevezések, elemek és vegyületek mindenféle elnevezései]. (Hozzáférés: 2013. február 2.)
  8. Hydrogen Basics — Production. Florida Solar Energy Center, 2007. (Hozzáférés: 2008. február 5.)
  9. a b Rogers, H.C. (1999). „Hydrogen Embrittlement of Metals”. Science 159 (3819), 1057–1064. o. DOI:10.1126/science.159.3819.1057. PMID 17775040.  
  10. a b Christensen, C.H., Nørskov, J.K.; Johannessen, T.. „Making society independent of fossil fuels — Danish researchers reveal new technology”, Technical University of Denmark, 2005. július 9.. [2010. január 7-i dátummal az eredetiből archiválva] (Hozzáférés ideje: 2008. március 28.) 
  11. Dihydrogen. O=CHem Directory. University of Southern Maine. [2009. február 13-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2009. április 6.)
  12. Carcassi, M.N. (2005). „Deflagrations of H2–air and CH4–air lean mixtures in a vented multi-compartment environment”. Energy 30 (8), 1439–1451. o. DOI:10.1016/j.energy.2004.02.012.  
  13. Committee on Alternatives and Strategies for Future Hydrogen Production and Use, United States National Research Council, United States National Academy of Engineering. The Hydrogen Economy: Opportunities, Costs, Barriers, and R&D Needs. National Academies Press, 240. o. (2004). ISBN 0-309-09163-2 
  14. Patnaik, P. A comprehensive guide to the hazardous properties of chemical substances. Wiley-Interscience, 402. o. (2007). ISBN 0-471-71458-5 
  15. hydrogen flame visibility
  16. Dziadecki, J.: Hindenburg Hydrogen Fire, 2005. (Hozzáférés: 2007. január 16.)
  17. Kelly, M.: The Hindenburg Disaster. About.com:American history. (Hozzáférés: 2009. augusztus 8.)
  18. Clayton, D.D.. Handbook of Isotopes in the Cosmos: Hydrogen to Gallium. Cambridge University Press (2003). ISBN 0-521-82381-1 
  19. Millar, Tom: Lecture 7, Emission Lines — Examples. PH-3009 (P507/P706/M324) Interstellar Physics. University of Manchester, 2003. december 10. [2011. november 16-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. február 5.)
  20. Stern, David P.: The Atomic Nucleus and Bohr's Early Model of the Atom. NASA Goddard Space Flight Center (mirror), 2005. május 16. (Hozzáférés: 2007. december 20.)
  21. Stern, David P.: Wave Mechanics. NASA Goddard Space Flight Center, 2005. február 13. (Hozzáférés: 2008. április 16.)
  22. Staff: Hydrogen (H2) Properties, Uses, Applications: Hydrogen Gas and Liquid Hydrogen. Universal Industrial Gases, Inc., 2003. (Hozzáférés: 2008. február 5.)
  23. Tikhonov, Vladimir I., Volkov, Alexander A. (2002). „Separation of Water into Its Ortho and Para Isomers”. Science 296 (5577), 2363. o. DOI:10.1126/science.1069513. PMID 12089435.  
  24. Hritz, James: CH. 6 – Hydrogen (PDF). NASA Glenn Research Center Glenn Safety Manual, Document GRC-MQSA.001. NASA, 2006. March. (Hozzáférés: 2008. február 5.)
  25. Shinitzky, Meir (2006). „Ortho-para spin isomers of the protons in the methylene group”. Chirality 18 (9), 754–756. o. DOI:10.1002/chir.20319. PMID 16856167.  
  26. Milenko, Yu. Ya., Sibileva, R. M.; Strzhemechny, M. A (1997). „Natural ortho-para conversion rate in liquid and gaseous hydrogen”. Journal of Low Temperature Physics 107 (1–2), 77–92. o. DOI:10.1007/BF02396837.  
  27. Ortho-Para conversion. Pag. 13 (PDF). [2008. december 16-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. december 16.)
  28. Svadlenak, R. Eldo, Scott, Allen B (1957). „The Conversion of Ortho- to Parahydrogen on Iron Oxide-Zinc Oxide Catalysts”. Journal of the American Chemical Society 79 (20), 5385–5388. o. DOI:10.1021/ja01577a013.  
  29. Science Daily: Lab discovery gives glimpse of conditions found on other planets 2016-01-06
  30. (1935) „On the possibility of a metallic modification of hydrogen”. Journal of Chemical Physics 3 (12), 764. o. DOI:10.1063/1.1749590.  
  31. (1996) „X-ray diffraction and equation of state of hydrogen at megabar pressures”. Nature 383 (6602), 702. o. DOI:10.1038/383702a0.  
  32. (1968) „Metallic Hydrogen: A High-Temperature Superconductor?”. Physical Review Letters 21 (26), 1748. o. DOI:10.1103/PhysRevLett.21.1748.  
  33. Nancy B. McNelis, Terry L. Hardy, Margaret V. Whalen, Maureen T. Kudlac, Matthew E. Moran, Thomas M. Tomsik and Mark S. Haberbusch: A summary of Slush hydrogen. NASA, 1995. 04
  34. Astronautix.com: Density. (Hozzáférés: 2012. december 29.)
  35. Clark, Jim: The Acidity of the Hydrogen Halides. Chemguide, 2002. (Hozzáférés: 2008. március 9.)
  36. Kimball, John W.: Hydrogen. Kimball's Biology Pages, 2003. augusztus 7. (Hozzáférés: 2008. március 4.)
  37. IUPAC Compendium of Chemical Terminology, Electronic version, Hydrogen Bond
  38. Sandrock, Gary: Metal-Hydrogen Systems. Sandia National Laboratories, 2002. május 2. [2008. február 24-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. március 23.)
  39. a b Structure and Nomenclature of Hydrocarbons. Purdue University. (Hozzáférés: 2008. március 23.)
  40. Organic Chemistry. Dictionary.com. Lexico Publishing Group, 2008. (Hozzáférés: 2008. március 23.)
  41. Biochemistry. Dictionary.com. Lexico Publishing Group, 2008. (Hozzáférés: 2008. március 23.)
  42. Moers, Kurt (1920). „Investigations on the Salt Character of Lithium Hydride”. Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie 113 (191), 179–228. o. DOI:10.1002/zaac.19201130116.  
  43. Downs, Anthony J., Pulham, Colin R. (1994). „The hydrides of aluminium, gallium, indium, and thallium: a re-evaluation”. Chemical Society Reviews 23 (3), 175–184. o. DOI:10.1039/CS9942300175.  
  44. Hibbs, David E., Jones, Cameron; Smithies, Neil A. (1999). „A remarkably stable indium trihydride complex: synthesis and characterisation of [InH3P(C6H11)3]”. Chemical Communications (2), 185–186. o. DOI:10.1039/a809279f.  
  45. a b c Miessler, Gary L., Tarr, Donald A.. Inorganic Chemistry, 3rd, Prentice Hall (2003). ISBN 0-13-035471-6 
  46. Gurov, Yu. B.; Aleshkin, D. V.; Behr, M. N.; Lapushkin, S. V.; Morokhov, P. V.; Pechkurov, V. A.; Poroshin, N. O.; Sandukovsky, V. G.; Tel'kushev, M. V.; Chernyshev, B. A.; Tschurenkova, T. D (2004). „Spectroscopy of superheavy hydrogen isotopes in stopped-pion absorption by nuclei”. Physics of Atomic Nuclei 68 (3), 491–97. o. DOI:10.1134/1.1891200.  
  47. (2003) „Experimental Evidence for the Existence of 7H and for a Specific Structure of 8He”. Physical Review Letters 90 (8), 082501. o. DOI:10.1103/PhysRevLett.90.082501.  
  48. Urey, Harold C., Brickwedde, F. G.; Murphy, G. M. (1933). „Names for the Hydrogen Isotopes”. Science 78 (2035), 602–603. o. DOI:10.1126/science.78.2035.602. PMID 17797765.  
  49. Isotopic compositions of the elements 2009. IUPAC. (Hozzáférés: 2013. június 1.)
  50. Oda, Y; Nakamura, H.; Yamazaki, T.; Nagayama, K.; Yoshida, M.; Kanaya, S.; Ikehara, M. (1992). „1H NMR studies of deuterated ribonuclease HI selectively labeled with protonated amino acids”. Journal of Biomolecular NMR 2 (2), 137–47. o. DOI:10.1007/BF01875525. PMID 1330130.  
  51. Broad, William J.. „Breakthrough in Nuclear Fusion Offers Hope for Power of Future”, The New York Times, 1991. november 11. (Hozzáférés ideje: 2008. február 12.) 
  52. The Elements, Theodore Gray, Black Dog & Leventhal Publishers Inc., 2009
  53. Staff: Tritium. U.S. Environmental Protection Agency, 2007. november 15. (Hozzáférés: 2008. február 12.)
  54. Nave, C. R.: Deuterium-Tritium Fusion. HyperPhysics. Georgia State University, 2006. (Hozzáférés: 2008. március 8.)
  55. Kendall, Carol (1998). „Fundamentals of Isotope Geochemistry”, Kiadó: US Geological Survey. (Hozzáférés ideje: 2008. március 8.)  
  56. The Tritium Laboratory. University of Miami, 2008. [2008. február 28-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. március 8.)
  57. a b Holte, Aurali E. (2004). „Potential Role of Parasitism in the Evolution of Mutualism in Astigmatid Mites”. Experimental and Applied Acarology, Lubbock 25 (2), 97–107. o, Kiadó: Texas Tech University. DOI:10.1023/A:1010655610575.  
  58. van der Krogt, Peter: Hydrogen. Elementymology & Elements Multidict, 2005. május 5. (Hozzáférés: 2010. december 20.)
  59. § IR-3.3.2, Provisional Recommendations Archiválva 2006. október 27-i dátummal a Wayback Machine-ben, Nomenclature of Inorganic Chemistry, Chemical Nomenclature and Structure Representation Division, IUPAC. Accessed on line October 3, 2007.
  60. Robert Boyle: Tracts written by the Honourable Robert Boyle containing new experiments, touching the relation betwixt flame and air… London: (kiadó nélkül). 1672.  
  61. Mark Winter: Hydrogen: historical information. WebElements Ltd, 2007. (Hozzáférés: 2017. március 25.)
  62. Alan Musgrave: Why did oxygen supplant phlogiston? Research programmes in the Chemical Revolution. In Method and Appraisal in the Physical Sciences. Cambrisdge: Cambridge University Press. 1976. Hozzáférés: 2017. márc. 25.  
  63. Just the Facts—Inventions & Discoveries, School Specialty Publishing, 2005
  64. a b Hydrogen. In Van Nostrand’s Encyclopedia of Chemistry. Hoboken: Wylie-Interscience. 2005. 797–799. o. ISBN 0-471-61525-0  
  65. a b c d e f g h i j k John Emsley: Nature’s Building Blocks. Oxford: Oxford University Press. 2001. 183–191. o. ISBN 0-19-850341-5  
  66. Albert Stwertka: A Guide to the Elements. Oxford: Oxford University Press. 1996. 16–21. o. ISBN 0-19-508083-1  
  67. N. N. Greenwood – A. Earnshaw: Az elemek kémiája. 1. kiad. Budapest: Nemzeti Tankönyvkiadó. 1999. 44. o. ISBN 963-18-9144-5  
  68. A chronological history of electrical development from 600 B.C. New York: National Electric Manufacturers Association. 1946. 102. o. Hozzáférés: 2017. márc. 25.  
  69. NTS-2 Nickel-Hydrogen Battery Performance 31. Aiaa.org. [2009. augusztus 10-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2009. április 6.)
  70. A. G. Jannette – J. S. Hojnicki – D. B. McKissock – J. Fincannon – T. W. Kerlslake – C. D. Rodriguez: Validation of international space station electrical performance model via on-orbit telemetry. IECEC '02. 2002 37th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, 2002, (2004) 45–50. o. doi Hozzáférés: 2017. márc. 25.
  71. P. M. Anderson – J. W. Coyne: A lightweight, high reliability, single battery power system for interplanetary spacecraft. 5. 2002. 5–2433. o. ISBN 0-7803-7231-X doi:10.1109/AERO.2002.1035418  
  72. Mars Global Surveyor. Astronautix.com. (Hozzáférés: 2017. március 25.)
  73. Crepeau, Bob. Niels Bohr: The Atomic Model. Great Neck Publishing (2006. január 1.). ISBN 1-4298-0723-7 
  74. Berman, R., Cooke, A. H.; Hill, R. W. (1956). „Cryogenics”. Annual Review of Physical Chemistry 7, 1–20. o. DOI:10.1146/annurev.pc.07.100156.000245.  
  75. Gagnon, Steve: Hydrogen. Jefferson Lab. (Hozzáférés: 2008. február 5.)
  76. Haubold, Hans; Mathai, A. M.: Solar Thermonuclear Energy Generation. Columbia University, 2007. november 15. (Hozzáférés: 2008. február 12.)
  77. Storrie-Lombardi, Lisa J., Wolfe, Arthur M. (2000). „Surveys for z > 3 Damped Lyman-alpha Absorption Systems: the Evolution of Neutral Gas”. Astrophysical Journal 543 (2), 552–576. o. DOI:10.1086/317138.  
  78. Dresselhaus, Mildred et al.: Basic Research Needs for the Hydrogen Economy (PDF). Argonne National Laboratory, U.S. Department of Energy, Office of Science Laboratory, 2003. május 15. [2008. február 13-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. február 5.)
  79. Berger, Wolfgang H.: The Future of Methane. University of California, San Diego, 2007. november 15. (Hozzáférés: 2008. február 12.)
  80. McCall Group, Oka Group: H3+ Resource Center. Universities of Illinois and Chicago, 2005. április 22. (Hozzáférés: 2008. február 5.)
  81. Helm, H. et al.: Coupling of Bound States to Continuum States in Neutral Triatomic Hydrogen. Department of Molecular and Optical Physics, University of Freiburg, Germany. [2011. június 17-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2009. november 25.)
  82. Herbst, E. (2000). „The Astrochemistry of H+3”. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 358 (1774), 2523–2534. o. DOI:10.1098/rsta.2000.0665.  
  83. Kruse, B.; Grinna, S.; Buch, C.: Hydrogen Status og Muligheter (PDF). Bellona, 2002. [2008. február 16-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. február 12.)
  84. Venere, Emil: New process generates hydrogen from aluminum alloy to run engines, fuel cells. Purdue University, 2007. május 15. (Hozzáférés: 2008. február 5.)
  85. a b c Oxtoby, D. W.. Principles of Modern Chemistry, 5th, Thomson Brooks/Cole (2002). ISBN 0-03-035373-4 
  86. Hydrogen Properties, Uses, Applications. Universal Industrial Gases, Inc., 2007. (Hozzáférés: 2008. március 11.)
  87. Funderburg, Eddie: Why Are Nitrogen Prices So High?. The Samuel Roberts Noble Foundation, 2008. [2001. május 9-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. március 11.)
  88. Lees, Andrew: Chemicals from salt. BBC, 2007. [2007. október 26-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. március 11.)
  89. Development of solar-powered thermochemical production of hydrogen from water (PDF)
  90. Perret, Robert: Development of Solar-Powered Thermochemical Production of Hydrogen from Water, DOE Hydrogen Program, 2007 (PDF). (Hozzáférés: 2008. május 17.)
  91. Hirschler, M. M.. Electrical Insulating Materials: International Issues. ASTM International, 89–. o. (2000). ISBN 978-0-8031-2613-8. Hozzáférés ideje: 2012. július 13. 
  92. Chemistry Operations: Hydrogen. Los Alamos National Laboratory, 2003. december 15. (Hozzáférés: 2008. február 5.)
  93. Takeshita, T. (1974). „Hydrogen solubility in 1:5 compounds between yttrium or thorium and nickel or cobalt”. Inorganic Chemistry 13 (9), 2282–2283. o. DOI:10.1021/ic50139a050.  
  94. Kirchheim, R. (1988). „Hydrogen in amorphous and nanocrystalline metals”. Materials Science and Engineering 99, 457–462. o. DOI:10.1016/0025-5416(88)90377-1.  
  95. Kirchheim, R. (1988). „Hydrogen solubility and diffusivity in defective and amorphous metals”. Progress in Materials Science 32 (4), 262–325. o. DOI:10.1016/0079-6425(88)90010-2.  
  96. Durgutlu, Ahmet (2003). „Experimental investigation of the effect of hydrogen in argon as a shielding gas on TIG welding of austenitic stainless steel”. Materials & Design 25 (1), 19–23. o. DOI:10.1016/j.matdes.2003.07.004.  
  97. Atomic Hydrogen Welding. Specialty Welds, 2007
  98. Hardy, Walter N. (2003). „From H2 to cryogenic H masers to HiTc superconductors: An unlikely but rewarding path”. Physica C: Superconductivity 388–389, 1–6. o. DOI:10.1016/S0921-4534(02)02591-1.  
  99. Barnes, Matthew: LZ-129, Hindenburg. The Great Zeppelins, 2004. (Hozzáférés: 2008. március 18.)
  100. Block, Matthias (2004. szeptember 3.). „Hydrogen as Tracer Gas for Leak Detection”. 16th WCNDT 2004, Montreal, Canada: Sensistor Technologies. Hozzáférés: 2008. március 25.. 
  101. Report from the Commission on Dietary Food Additive Intake (PDF). Európai Unió. (Hozzáférés: 2008. február 5.)
  102. Reinsch, J, A Katz, J Wean, G Aprahamian, JT MacFarland (1980). „The deuterium isotope effect upon the reaction of fatty acyl-CoA dehydrogenase and butyryl-CoA”. J. Biol. Chem. 255 (19), 9093–97. o. PMID 7410413.  
  103. Bergeron, Kenneth D. (2004). „The Death of no-dual-use”. Bulletin of the Atomic Scientists 60 (1), 15. o, Kiadó: Educational Foundation for Nuclear Science, Inc.. DOI:10.2968/060001004.  
  104. Quigg, Catherine T. (1984. March). „Tritium Warning”. Bulletin of the Atomic Scientists 40 (3), 56–57. o.  
  105. (1989) „International Temperature Scale of 1990” (PDF). Procès-Verbaux du Comité International des Poids et Mesures: T23–T42. Hozzáférés: 2008. március 25.. 
  106. Hidrogén- és vízhűtésű turbogenerátorok. [2016. március 7-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2013. június 13.)
  107. Racskó Imre: A hidrogén előállítása és felhasználása a Paksi Atomerőműben, távlati tervek.. (Hozzáférés: 2013. június 13.)[halott link]
  108. a b c McCarthy, John: Hydrogen. Stanford University, 1995. december 31. [2008. március 14-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. március 14.)
  109. Nuclear Fusion Power. World Nuclear Association, 2007. May. (Hozzáférés: 2008. március 16.)
  110. Chapter 13: Nuclear Energy — Fission and Fusion. Energy Story. California Energy Commission, 2006. [2008. március 2-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. március 14.)
  111. US Department of Energy (2006-03-22). "DOE Seeks Applicants for Solicitation on the Employment Effects of a Transition to a Hydrogen Economy". Sajtóközlemény. Elérés: 2008-03-16.
  112. a b Georgia Tech (2008-02-11). "Carbon Capture Strategy Could Lead to Emission-Free Cars". Sajtóközlemény. Elérés: 2008-03-16.
  113. Heffel, James W. (2002). „NOx emission and performance data for a hydrogen fueled internal combustion engine at 1500 rpm using exhaust gas recirculation”. International Journal of Hydrogen Energy 28 (8), 901–908. o. DOI:10.1016/S0360-3199(02)00157-X.  
  114. Romm, Joseph J.. The Hype About Hydrogen: Fact And Fiction In The Race To Save The Climate, 1st, Island Press (2004). ISBN 1-55963-703-X 
  115. Le Comber, P. G. (1977). „Hall effect and impurity conduction in substitutionally doped amorphous silicon”. Philosophical Magazine 35 (5), 1173–1187. o. DOI:10.1080/14786437708232943.  
  116. Van de Walle, Chris G. (2000). „Hydrogen as a cause of doping in zinc oxide”. Physical Review Letters 85 (5), 1012–1015. o. DOI:10.1103/PhysRevLett.85.1012. PMID 10991462.  
  117. Janotti, Anderson (2007). „Hydrogen multicentre bonds”. Nature Materials 6 (1), 44–47. o. DOI:10.1038/nmat1795. PMID 17143265.  
  118. Kilic, Cetin (2002). „n-type doping of oxides by hydrogen”. Applied Physics Letters 81 (1), 73–75. o. DOI:10.1063/1.1482783.  
  119. Peacock, P. W. (2003). „Behavior of hydrogen in high dielectric constant oxide gate insulators”. Applied Physics Letters 83 (10), 2025–2027. o. DOI:10.1063/1.1609245.  
  120. Cammack, Richard, Robson, R. L.. Hydrogen as a Fuel: Learning from Nature. Taylor & Francis Ltd, 202–203. o. (2001). ISBN 0-415-24242-8 
  121. Kruse, O., Rupprecht, J.; Bader, K.-P.; Thomas-Hall, S.; Schenk, P. M.; Finazzi, G.; Hankamer, B (2005). „Improved photobiological H2 production in engineered green algal cells”. The Journal of Biological Chemistry 280 (40), 34170–7. o. DOI:10.1074/jbc.M503840200. PMID 16100118.  
  122. Smith, H. O.; Xu, Q: IV.E.6 Hydrogen from Water in a Novel Recombinant Oxygen-Tolerant Cyanobacteria System (PDF). FY2005 Progress Report. United States Department of Energy, 2005. (Hozzáférés: 2008. február 5.)
  123. Williams, Chris. „Pond life: the future of energy”, Science, The Register, 2006. február 24. (Hozzáférés ideje: 2008. március 24.) 
  124. a b Smith, H. O.; Xu, Q: Safety Standard for Hydrogen and Hydrogen Systems (PDF). NASA, 1997. (Hozzáférés: 2008. február 5.)
  125. Liquid Hydrogen MSDS (PDF). Praxair, Inc., 2004. September. [2008. május 27-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. április 16.)
  126. (1985. július 20.) „'Bugs' and hydrogen embrittlement”. Science News, Washington, D.C. 128 (3), 41. o. DOI:10.2307/3970088.  
  127. Hayes, B.: Union Oil Amine Absorber Tower. TWI. [2008. november 20-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2010. január 29.)
  128. Hydrogen Safety. Humboldt State University. [2011. március 26-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2010. április 14.)

FordításSzerkesztés

Ez a szócikk részben vagy egészben a Hydrogen című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

ForrásokSzerkesztés

  • Bodonyi Ferenc: Kémiai összefoglaló. Budapest: Műszaki Könyvkiadó. 1987. 39; 301–303. o. ISBN 963-10-7229-0  

További információkSzerkesztés

Nézd meg a hidrogén címszót a Wikiszótárban!

Kapcsolódó szócikkekSzerkesztés