Brint
Hydrogen | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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![]() Farveløs gas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Periodiske system | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Generelt | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomtegn | H | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomnummer | 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronkonfiguration | 1![]() | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gruppe | 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Periode | 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Blok | s | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS-nummer | 1333-74-0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
E-nummer | E-949 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomare egenskaber | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atommasse | 1,00794(7) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomradius | 25pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kovalent radius | 37pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Van der Waals-radius | 120pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronkonfiguration | 1s1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektroner i hver skal | 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kemiske egenskaber | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxidationstrin | 1,−1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronegativitet | 2,20 (Paulings skala) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fysiske egenskaber | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tilstandsform | gas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Krystalstruktur | hexagonal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Massefylde(gas) | 0,08988 g/L | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Smeltepunkt | −259,14 °C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kogepunkt | −252,87 °C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kritisk punkt | −240,18 °C, 1,239 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Smeltevarme | (H2) 0.117kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fordampningsvarme | (H2) 0.904 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Varmefylde | (H2)28.836 J·mol–1K–1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Varmeledningsevne | 0,1805 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/66/Hydrogen_Deuterium_Tritium_Nuclei_Schmatic-en.svg/220px-Hydrogen_Deuterium_Tritium_Nuclei_Schmatic-en.svg.png)
Brintellerhydrogen(græskhydōr"vand" oggenes"skaber" ) er etgrundstofmedatomnummer1 idet periodiske system.
Brint er luftformigt vedatmosfærisktryk.Fri brint optræder som brintmolekyler, H2.Brint er brændbart. Brint kan også bruges sombrændstoffor f.eks.biler.
Brint er et af de få brændstoffer, der har højere brændværdi endolieogbenzin,og det bruges derfor som raketbrændstof i bl.a. de amerikanskerumfærgersinterne hovedmotorer. Brint indgår også som væsentlig bestanddel i demolekyler,somolieogbenzinbestår af. Vedforbrændingaf brint dannesvand.
Det er blevet anslået, at brint udgør omkring 3/4 af den kendte del af universets masse. PåJordenfindes brint primært bundet til andre grundstoffer som i vand ogorganisk materiale.Der findes en lille smule fri brint iJordens atmosfære(ca. 1ppmefter volumen). Fri brint fremstilles bl.a. vedelektrolyseaf vand.
Det danske navnbrinter dannet i1814afH.C. Ørstedaf ordetbrænde,ældre ogdial.ogsåbrinne(sammenlignilt). Tidligere blev det kaldtvandstof,der ligesom tyskWasserstoffer en direkte oversættelse af det græsk-latinskehydrogenium.
Brintatomet
[redigér|rediger kildetekst]Brintatometer det simpleste af alleatomerog har derfor spillet en nøglerolle iatomfysikkensudvikling.
Brintatomet består af enprotonog enelektron.Brintatomets kappe rummer altså kun én eneste elektron – større atomer indeholder flere elektroner, hvilket komplicerer den fysiske beskrivelse betydeligt. Brintatometskernekan udover protonen indeholde op til toneutroner,men deres eventuelle tilstedeværelse ændrer kun brintatomets egenskaber marginalt.
Brintatomet holdes sammen af denelektrisketiltrækning mellem den positivt ladede proton og den negativt ladede elektron. Størrelsen af den tiltrækkende kraft er givet vedCoulombs lov:,hvorer elementarladningen,er afstanden mellem elektron og proton, ogervakuumpermittiviteten.Da elektronen er næsten 2000 gange lettere end protonen, kan man med god tilnærmelse antage, at protonen ligger stille, eller rettere at elektronen følger protonen i den bevægelse, som brintatomet som helhed måtte udføre. Problemet er altså at bestemme, hvordan elektronen bevæger sig i forhold til kernen. Brintatomets stabilitet er imidlertid uforklarlig, hvis man holder sig inden for rammerne af den klassiskeelektromagnetisme.I planetmodellen for brintatomet antages elektronen at udføre enjævn cirkelbevægelseom kernen, men daaccelerationeni en sådan bevægelse er forskellig fra nul, ville elektronen udsende elektromagnetisk stråling og gradvis spiralere ind i kernen.
Bohrs model for brintatomet
[redigér|rediger kildetekst]![Uddybende](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/61/Searchtool.svg/15px-Searchtool.svg.png)
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cf/HAtomOrbitals.png/220px-HAtomOrbitals.png)
Niels Bohrløste problemet i 1913 ved at gøre noglekvantiseringsantagelser.Ifølge hans model kan brintatomet kun befinde sig i såkaldte stationære tilstande svarende til et diskret sæt af energiniveauer. Man kan beregne energien i den'te stationære tilstand vha. formlen, hvorer lig 13,6elektronvolt(eV), oger etnaturligt tal.Heraf følger bl.a. at brintatomets energi i grundtilstanden svarende tilereV. Man skal altså tilføre brintatomet 13,6 eV for ationiseredet.
I hver af de stationære tilstande antager den gennemsnitlige afstand fra elektronen til kernen en bestemt værdi. Man kan beregne brintatomets radius i den ''te tilstand vha. formlen,hvorer lig 0,529ångstrøm(Å). I grundtilstanden er den gennemsnitlige afstand fra elektronen til kernen altså 0,529 Å.
Ikke alene erenergienkvantiseret, men elektronensimpulsmomenter det også. Det viser sig, at der i den'te stationære tilstand ermulige værdier af impulsmomentet, nemlig,hvorerPlancks konstant,og.I større atomer svarer forskellige værdier aftil forskellige energiniveauer, men i brintatomet afgøres energien alene af hovedkvantetallet.Impulsmomentet har imidlertid betydning for, hvor man kan forvente at antræffe elektronen, hvis man foretager en måling af dens position.svarer tilsfærisk symmetri.I denne tilstand er der endda en vis sandsynlighed for at elektronen befinder sig inde i kernen.
Brintatomets linjespektrum
[redigér|rediger kildetekst]Bohrs atommodel forudsiger korrektbølgelængderneaf detlys,som findes i brintatometslinjespektrum.Brintatomet kan overgå fra en stationær tilstand () til en anden () vedabsorption af strålingellerspontan emissionaf elektromagnetisk stråling, hvis fotonenergi er lig forskellen mellem atomets energi i hver af de to stationære tilstande:.IfølgePlanckskvantehypotese er fotonenergien lighvorer strålingens frekvens. Det følger heraf at strålingens bølgelængde er givet ved
medhvorerlysets hastighedi vakuum, oger Rydbergs konstant. Til hver værdi afsvarer en serie af spektrallinjer opkaldt efter fysikere som har ydet bidrag tilspektralanalysen:
Serie | Karakteristik | |
1 | Lymans | alleultraviolette |
2 | Balmer | overvejende synlige |
3 | Paschen | alleinfrarøde |
4 | Brackett | alle infrarøde |
5 | Pfund | alle infrarøde |
Brint-ioner
[redigér|rediger kildetekst]Den vigtigste ion af hydrogen er den positivehydrogenion,der typisk er en proton, men som isyre-basereaktionerkaldes for enhydron.Dertil kommer ionen af hydrogen-molekyletdihydrogen-kationen,der dog mest er af teoretisk interesse.
Isotoper
[redigér|rediger kildetekst]BrintHhar tre kendteisotoper:
- Det stabileprotium( "almindelig hydrogen" ) (1H) med énnukleon;enproton.
- Det stabiledeuteriumD(2H) med to nukleoner; en proton og enneutron.Kaldes ogsåtung brint.
- DetradioaktivetritiumT(3H) med tre nukleoner; én proton og to neutroner. Kaldessupertung brint.
Se også
[redigér|rediger kildetekst]Eksterne henvisninger
[redigér|rediger kildetekst]![]() |
Wikimedia Commonshar medier relateret til: |
- Danske forskere er i front med brint-energi. Videnskab.dk 2011
- Hvad er brændselsceller? Partnerskabet for brint og brændselsceller
- Brint. Den langsigtede planlægning. NOAH's klimasider
- Brint i bryggerset giver dronningebesøg. Folket på den flade øArkiveret14. september 2013 hosWayback Machine
- Brint - Brændselsceller. Verdens første brintlandsby. Lolland Kommune(Webside ikke længere tilgængelig)
- Science Daily, 2003-06-30, New Catalyst Paves Way For Cheap, Renewable Hydrogen
- Number 611 #1, October 29, 2002, Physics News Update: The Internal States of Anti-HydrogenArkiveret20. december 2003 hosWayback Machine
- 10 April 2002, PhysicsWeb: Hydrogen metal on the horizonCitat: "...Now an experimental study of solid hydrogen at pressures up to 320 GPa predicts that it will become metallic at a pressure of 450 GPa – over four million times atmospheric pressure...."