Vetni

	Vetni	Helín
	Litín
Efnatákn H Sætistala 1 Efnaflokkur Málmleysingi Eðlismassi 0,0899 kg/m³ Harka Óviðeigandi Atómmassi 1,00794 g/mól Bræðslumark 14,025 K Suðumark 20,268 K Efnisástand (við staðalaðstæður) Gas Lotukerfið

Vetni er frumefni með efnatáknið H (upphafsstafur orðsins hydrogenium frá grísku orðunum ὕδωρ hudōr í merkingunni „vatn“ og γεννάω gennaō í merkingunni „ég skapa“, „ég framkalla“) og er númer eitt í lotukerfinu. Við staðalaðstæður er það litlaust, ómálmkennt, lyktarlaust, eingilt og mjög eldfimt tvíatóma gas. Vetni er léttasta og algengasta frumefnið í alheiminum. Það finnst í vatni og í öllum lífrænum efnasamböndum. Vetni verkar á efnafræðilegan hátt við næstum hvaða annað frumefni sem til er. Er stjörnur eru í meginröð sinni, er uppistaða þeirra mestmegnis vetni í formi rafgass. Þetta frumefni er notað í framleiðslu á ammóníaki, sem gas í loftför, sem annarskonar eldsneyti og nýlega sem orkugjafi fyrir efnarafla.

Í rannsóknarstofum er vetni framleitt við efnahvörf sýru á málma eins og sink. Vetni er yfirleitt framleitt í stærri stíl í iðnaði með gufuumvarpi náttúrulegs gass. Rafgreining vatns er einföld aðferð en hagfræðilega afkastalítil í fjöldaframleiðslu. Vísindamenn eru enn að rannsaka nýjar aðferðir til vetnisframleiðslu. Ein aðferð innifelur notkun grænna þörunga. Önnur aðferð sem að lofar góðu felst í breytingu úrefni lífefna, eins og þrúgusykurs (glúkósa) eða sorbitols, sem að hægt er að gera við lágt hitastig með notkun nýs efnahvata.

Almennir eiginleikar

Skýringarmynd af einvetni eða ‚prótín‘ (¹H) sem er langalgengasta samsæta vetnis, en það hefur aðeins eina róteind og eina rafeind.

Vetni er léttasta frumefnið því að algengasta samsæta þess — einvetni (¹H) — sem er 99.98% af öllu vetni, er samsett úr einungis einni róteind og einni rafeind.

Við staðalaðstæður myndar vetni tvíatóma gas sem nefnist vetnisgas (táknað H₂) sem samanstendur af sameindum sem hafa tvær vetnisfrumeindir hver. Vetnisgas hefur suðumark 20.27 K og bræðslumark 14.02 K. Undir gríðarlegum þrýstingi, eins og finnst í kjarna stórra gashnatta, breytist vetni í vökvakenndann málm (sjá málmkennt vetni). Undir næstum algeru þrýstingsleysi eins og finnst í útgeimnum, finnast vetnisatóm mestmegnis ein og sér, einfaldlega vegna þess að það er engin leið fyrir þau að sameinast öðrum vetnisatómum; ský af H₂ eru tengd stjörnumyndun.

Þetta frumefni spilar vægamikið hlutverk í að knýja alheiminn í gegnum róteindakeðjuna og kolefnishverfuna. Þetta eru kjarnasamrunaferli sem að skila af sér gríðarlegu magni orku með því að sameina tvær vetnisfrumeindir í eina helínfrumeind.

Vetnisfrumeindin

Vetnisfrumeind er frumeind vetnisfrumefnis. Hún er samsett af einni neikvætt hlaðinni rafeind dreifð yfir jákvætt hlaðna róteind sem að er kjarni vetnisfrumeindarinnar. Rafeindin er bundin róteindinni með Coulombskrafti.

Notkun

Mikið magn af vetni þarfnast í iðnaði, þá mest áberandi í Haber-ferlinu í framleiðslu á ammóníaki, vetnisbindingu fitu og olíu, og framleiðslu á tréspíritus (metanóli). Önnur not eru:

• Framleiðsla á saltsýru, í suðu og niðurbrot á málmgrýti.
• Það er notað í eldflaugaeldsneyti.
• Það hefur hæstu hitaleiðni allra gastegunda og er því notað sem kæliefni snúða í röflum orkustöðva.
• Vetni í vökvaformi er notað í lághitafræðilegum rannsóknum, þar á meðal rannsóknum á ofurleiðurum.
• Af því að vetni er fjórtán og hálf sinnum léttara en loft var það eitt sinn víða notað sem liftikraftur fyrir loftbelgi og loftskip. Hinsvegar var notkun þess lögð niður eftir að Hindenburg slysið sannfærði almenning um að það væri of hættulegt í þeim tilgangi.
• Tvívetni, ein samsæta vetnis, er notað í kjarnaklofnun sem hemilefni nifteinda til að hægja á nifteindum, og er líka notað í kjarnasamruna. Tvívetnissambönd hafa notagildi í efnafræði og líffræði við rannsóknir á samsætuáhrifum.
• Þrívetni, framleitt í kjarnakljúfum, er notað til að smíða vetnissprengjur. Það er notað líka sem samsætumerki í lífeðlisfræði og sem geislunaruppspretta í sjálflýsandi plöntum.

Hægt er að brenna vetni í brennsluhreyflum og flota af vetnisknúnum bílum er haldið uppi af Chrysler-BMW (sjá Vetnisbíll). Verið er að athuga vetnisknúna efnarafla sem leið til að útvega orku með minna útrennsli en með því að brenna vetni í brennsluhreyflum.

Á Íslandi stendur yfir framtak til að draga úr notkun á olíu með því að nota vetni í hennar stað.

Tengt efni

• Vetnissamsætur

Tenglar

• „Hvað er vetni?“. Vísindavefurinn.
• „Hvers vegna er vetni svona eldfimt?“. Vísindavefurinn.
• „Hversu mikla orku þarf til að rafgreina vetni úr vatni? Við hvaða straum næst besta nýtnin?“. Vísindavefurinn.
• „Ef vetni er brennt, hvert verður þá afgasið?“. Vísindavefurinn.
• „Hvað gerist ef vetnisfrumeind sem hefur aðeins eina róteind, verður fyrir alfasundrun?“. Vísindavefurinn.
• „Hvað er að segja um vetni sem orkugjafa framtíðarinnar?“. Vísindavefurinn.
• „Ef metan er að mestu leyti vetni, hvað gerir það svo óæskilega gastegund?“. Vísindavefurinn.
• „Ef allir bílar gengju fyrir vetni hvað þyrfti þá mikla raforku til framleiðslu á vetni fyrir núverandi bílaflota Íslendinga?“. Vísindavefurinn.