Brint

Den monatomiske form af brint er det mest almindelige kemiske stof i universet , der tegner sig for cirka 75% af den samlede baryonmasse . Stjerner, bortset fra kompakte , består hovedsageligt af brintplasma . Det letteste af grundstofferne i det periodiske system.

Tre isotoper af brint har deres egne navne : 1 H- protium , 2 H- deuterium og 3 H- tritium ( radioaktivt ). Kernen i den mest almindelige isotop, protium, består kun af én proton og indeholder ikke neutroner .

Ved standard temperatur og tryk er brint en farveløs, lugtfri og smagløs , ugiftig diatomisk gas (kemisk formel - H 2 ), som, når den blandes med luft eller ilt, er brændbar og ekstremt brandfarlig og eksplosiv [3] . I nærvær af andre oxiderende gasser, såsom fluor eller klor , er brint også eksplosivt. Fordi brint let danner kovalente bindinger med de fleste ikke- metaller , findes det meste af brintet på Jorden i molekylære forbindelser såsom vand eller organisk stof . Hydrogen spiller en særlig vigtig rolle i syre-base reaktioner .

Lad os opløse i ethanol og en række metaller : jern , nikkel , palladium , titanium , platin , niobium .

Opdagelseshistorie

Frigivelsen af brændbar gas under vekselvirkningen mellem syrer og metaller blev observeret i det 16. og 17. århundrede ved begyndelsen af dannelsen af kemi som en videnskab. Brint blev først opnået af Paracelsus ved at nedsænke jernspåner i svovlsyre i det 16. århundrede.

I 1671 beskrev Robert Boyle i detaljer reaktionen mellem jernspåner og fortyndede syrer, hvor brintgas frigives [7] [8] .

I 1766 var Henry Cavendish den første til at genkende brintgas som et individuelt grundstof, idet han kaldte den gas, der frigives ved reaktionen af et metal med syre for "brændbar luft". Han foreslog, at "brændbar luft" var identisk med et hypotetisk stof kaldet " phlogiston " og fandt i 1781, at når det blev brændt, blev der dannet vand [9] [10] .

Mikhail Lomonosov pegede også direkte på frigivelsen af brint , men han forstod allerede, at dette ikke var flogiston .

Den franske kemiker Antoine Lavoisier udførte sammen med ingeniøren Jean Meunier , ved hjælp af specielle gasometre, i 1783 syntesen af vand og derefter dens analyse ved at nedbryde vanddamp med glødende jern. Så han slog fast, at "brændbar luft" er en del af vandet og kan fås fra det.

Navnets oprindelse

Lavoisier gav brint navnet hydrogène (fra andet græsk ὕδωρ - vand og γεννάω - jeg føder) - "føder vand." I 1801 kaldte en tilhænger af Lavoisier, akademiker Vasily Severgin , det "vandigt stof", skrev han [11] :

Et vandigt stof kombineret med et surt stof danner vand. Dette kan bevises både ved beslutning og ved udkast.

Det russiske navn "brint" blev foreslået af kemikeren Mikhail Solovyov i 1824 - i analogi med Lomonosovs " ilt " .

Prævalens

I universet

Brint er i øjeblikket det mest udbredte grundstof i universet [12] . Det tegner sig for omkring 88,6% af alle atomer (ca. 11,3% er heliumatomer , andelen af alle andre grundstoffer tilsammen er omkring 0,1%) [13] . Således er brint hovedbestanddelen af stjerner og interstellar gas . Den udbredte forekomst af atomart brint fandt først sted under rekombinationens æra .

Under forhold med stjernetemperaturer (f.eks. er Solens overfladetemperatur ~6000 °C), eksisterer brint i form af plasma , i det interstellare rum eksisterer dette grundstof i form af individuelle molekyler , atomer og ioner og kan danne molekyler skyer, der adskiller sig væsentligt i størrelse, tæthed og temperatur.

Jordens skorpe og levende organismer

Massefraktionen af brint i jordskorpen er 1% - dette er det tiende mest almindelige grundstof. Dens rolle i naturen bestemmes dog ikke af massen, men af antallet af atomer, hvoraf andelen blandt andre elementer er 17% (andenplads efter oxygen , hvoraf andelen af atomer er ~52%). Derfor er betydningen af brint i de kemiske processer, der foregår på Jorden , næsten lige så stor som ilts.

I modsætning til oxygen, som findes på Jorden i både bundne og frie tilstande, er praktisk talt alt brint på Jorden i form af forbindelser; kun en meget lille mængde brint i form af et simpelt stof er indeholdt i atmosfæren (0,00005 volumenprocent for tør luft [14] [15] ).

Brint er en del af næsten alle organiske stoffer og findes i alle levende celler, hvor brint udgør næsten 63 % af antallet af atomer [16] .

Henter

I industrien

Fra 2019 forbruges 75 millioner tons brint i verden, hovedsageligt i olieraffinering og ammoniakproduktion . Heraf er mere end 3/4 produceret af naturgas , hvortil der forbruges mere end 205 milliarder m 3 gas [17] . Næsten alt andet er lavet af kul. Omkring 0,1% (~100 tusinde tons) produceres ved elektrolyse. Under produktionen af brint kommer ~830 millioner tons CO 2 ud i atmosfæren . Omkostningerne ved brint fremstillet af naturgas anslås til 1,5-3 USD pr. 1 kg.

Methankonvertering med damp ved 1000 °C:

{\ce {CH4 + H2O <=> CO + 3H2}}

Ledning af vanddamp over varm koks ved en temperatur på ca. 1000 °C:

{\ce {H2O + C <=> CO ^ + H2 ^}}

Elektrolyse af vandige opløsninger af salte:

{\ce {2NaCl + 2H2O -> 2NaOH + Cl2 ^ + H2 ^))

Elektrolyse af vandige opløsninger af hydroxider af aktive metaller (hovedsageligt kaliumhydroxid ) [18] (eng.)

{\ce {2H2O ->[4e^{-}] 2H2 ^ + O2 ^))

Derudover er der en industriel teknologi til elektrolyse af kemisk rent vand, uden brug af tilsætningsstoffer. Faktisk er enheden en reversibel brændselscelle med eller uden en solid polymermembran [18] http://kyivtoulouse.univ.kiev.ua/journal/index.php/fruajc/article/view/201 Arkiveret kopi fra 5. februar , 2020 på Wayback Machine .

Katalytisk oxidation af metan med oxygen:

{\ce {2CH4 + O2 <=> 2CO + 4H2}}

Krakning og reformering af kulbrinter i processen med olieraffinering.

I laboratoriet

Virkning af fortyndede syrer på metaller . For at udføre en sådan reaktion bruges zink og fortyndet svovlsyre oftest :

{\ce {Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + H2 ^}}

Interaktion mellem calcium og vand :

{\ce {Ca + 2H2O -> Ca(OH)2 + H2 ^))

Hydrolyse af hydrider :

{\ce {NaH + H2O -> NaOH + H2 ^}}

Virkningen af alkalier på zink eller aluminium :

{\ce {2Al + 2NaOH + 6H2O -> 2Na[Al(OH)4] + 3H2 ^}}

{\ce {Zn + 2KOH + 2H2O -> K2[Zn(OH)4] + H2 ^}}

Ved hjælp af elektrolyse . Under elektrolysen af vandige opløsninger af alkalier eller syrer frigives hydrogen ved katoden , for eksempel:

{\ce {2H3O+ + 2e- -> 2H2O + H2 ^}}

Oprensning

I industrien er der implementeret flere metoder til at rense brint fra brintholdige råstoffer (den såkaldte brintholdige gas - HCG) [19] .

Lavtemperaturkondensering : HSG afkøles til kondenseringstemperaturerne for metan og ethan , hvorefter brinten adskilles ved destillation . Processen udføres ved en temperatur på -158 ° C og et tryk på 4 MPa . Renheden af renset brint er 93-94% ved dets koncentration i den indledende HSG op til 40%.
Adsorptiv separation på zeolitter : denne metode er langt den mest almindelige i verden. Metoden er ret fleksibel og kan bruges både til brintekstraktion fra HSG og til yderligere oprensning af allerede oprenset brint. I det første tilfælde udføres processen ved tryk på 3,0-3,5 MPa . Graden af hydrogenekstraktion er 80-85% med en renhed på 99%. I det andet tilfælde anvendes ofte Union Carbides PSA-proces . Det blev først kommercialiseret i 1978. I øjeblikket opererer mere end 250 enheder fra 0,6 til 3,0 millioner m 3 H 2 /dag. Der dannes brint med høj renhed - 99,99%.
Absorptiv ekstraktion med flydende opløsningsmidler : Denne metode bruges sjældent, selvom brint opnås med en høj renhed på 99,9%.
Koncentration af brint på membraner : På de bedste prøver gør metoden det muligt at opnå brint med en renhed på 95-96%, men produktiviteten af sådanne installationer er lav.
Selektiv absorption af brint af metaller : Metoden er baseret på evnen hos legeringer af lanthan med nikkel , jern med titanium , zirconium med nikkel og andre til at absorbere op til 30 volumener brint.

Pris

Omkostningerne til brint til store engrosleverancer varierer fra 2-7 USD /kg [20] . I små mængder transporteres det i stålcylindre af grøn eller mørkegrøn farve.

Fysiske egenskaber

Brint er den letteste gas: den er 14,5 gange lettere end luft. Derfor tenderer for eksempel sæbebobler fyldt med brint opad i luften [21] . Jo mindre massen af molekyler er, jo højere er deres hastighed ved samme temperatur. Som de letteste bevæger brintmolekyler sig hurtigere end molekylerne i nogen anden gas, på grund af hvilket de kan overføre varme fra en krop til en anden hurtigere. Det følger heraf, at brint har den højeste varmeledningsevne blandt gasformige stoffer. Dens varmeledningsevne er omkring 7 gange højere end luftens.

Brintmolekylet er diatomisk - H 2 . Under normale forhold er det en farveløs, lugtfri og smagløs gas. Massefylde 0,08987 g / l ( n.a. ), kogepunkt −252,76 ° C, specifik forbrændingsvarme 120,9⋅10 6 J / kg , let opløseligt i vand - 18,8 ml / l ved n.a. Opløseligheden af brint i vand stiger med stigende tryk og falder med stigende temperatur.

Hydrogen er meget opløseligt i mange metaller ( Ni , Pt , Pd , etc.), især i palladium (850 volumener H 2 pr. 1 volumen Pd). Relateret til opløseligheden af brint i metaller er dets evne til at diffundere gennem dem; diffusion gennem en carbonholdig legering (for eksempel stål) er nogle gange ledsaget af ødelæggelsen af legeringen på grund af interaktionen mellem brint og carbon (den såkaldte dekarbonisering). Praktisk talt uopløselig i sølv .

Flydende brint findes i et meget snævert temperaturområde fra -252,76 til -259,2 °C. Det er en farveløs væske, meget let ( densitet ved -253 °C 0,0708 g / cm³ ) og flydende ( viskositet ved -253 °C 13,8 cP ). De kritiske parametre for brint er: temperatur -240,2 °C, tryk 12,8 atm , kritisk massefylde 0,0312 g/cm³ og kritisk volumen 66,95-68,9 cm³/mol ( 0,033 m³/kg ). De angivne værdier af de kritiske parametre forklarer vanskelighederne ved brintflydning.

I flydende tilstand består ligevægtsbrint af 99,79 % para-H 2 , 0,21 % ortho-H 2 .

Fast brint , smeltepunkt -259,2 ° C, massefylde 0,0807 g / cm³ (ved -262 ° C) - snelignende masse, hexagonale krystaller , rumgruppe P6 / mmc, celleparametre a \ u003d 0,378 nm og c \ u003d 0 . 6167 nm .

Metallisk brint

I 1935 foreslog Winger og Huntington, at ved tryk over 250.000 atm kunne brint blive metallisk . At opnå dette stof i en stabil tilstand åbnede meget fristende udsigter for dets brug - det ville trods alt være et ultralet metal, en komponent af let og energikrævende raketbrændstof. I 2014 fandt man ud af, at brint ved et tryk på omkring 1,5-2,0 millioner atm begynder at absorbere infrarød stråling , hvilket betyder, at brintmolekylernes elektronskaller er polariserede . Måske vil brint ved endnu højere tryk blive til et metal [22] . I 2017 udkom en rapport om en mulig eksperimentel observation af overgangen af brint til en metallisk tilstand under højt tryk [23] [24] .

Spin-isomerer

Molekylært hydrogen findes i to spinformer (modifikationer): orthohydrogen og parahydrogen . Modifikationer afviger lidt i fysiske egenskaber, optiske spektre og også i neutronspredningskarakteristika. I orthohydrogenmolekylet o -H 2 ( smp. -259,10 ° C, kp. -252,56 ° C) er kernernes spins parallelle, og i parahydrogen p -H 2 (smp. -259,32 °C, kp -252,89 °C) er modsat hinanden (anti-parallelle). En ligevægtsblanding af o -H 2 og p -H 2 ved en given temperatur kaldes ligevægtsbrinte e -H 2 .

Spin-isomererne af brint kan adskilles ved adsorption på aktivt kul ved flydende nitrogentemperatur . Ved meget lave temperaturer er ligevægten mellem orthohydrogen og parahydrogen næsten fuldstændig forskudt mod parahydrogen, da para-molekylets energi er lidt lavere end orto-molekylets energi. Ved 80 K er modifikationsforholdet ca. 1:1. Parahydrogen desorberet fra kul omdannes til orthohydrogen ved opvarmning for at danne en ligevægtsblanding. Ved stuetemperatur er der en ligevægtsblanding af orthohydrogen og parahydrogen i forholdet omkring 75:25 [25] . Uden en katalysator sker indbyrdes omdannelse relativt langsomt, hvilket gør det muligt at studere egenskaberne af begge modifikationer. Under forhold i et forsælnet interstellart medium er den karakteristiske overgangstid til en ligevægtsblanding meget lang, op til kosmologiske.

Isotoper

Tre isotoper af brint er bedst kendt: protium 1 H (atomkerne - proton ), deuterium 2 H (kernen består af en proton og en neutron ) og tritium 3 H (kernen består af en proton og to neutroner). Disse isotoper har deres egne kemiske symboler: protium - H, deuterium - D, tritium - T.

Protium og deuterium er stabile. Indholdet af disse isotoper i naturlig brint er henholdsvis 99,9885 ± 0,0070 % og 0,0115 ± 0,0070 % [26] . Det kan variere lidt afhængigt af kilden og metoden til at opnå brint. Tritium er ustabilt, undergår beta-henfald med en periode på 12,32 år , og bliver til stabil helium-3 [26] . Tritium forekommer i naturen i spormængder, hovedsageligt dannet af vekselvirkningen af kosmiske stråler med stabile kerner, ved indfangning af termiske neutroner af deuterium og ved vekselvirkningen af den naturlige isotop af lithium-6 med neutroner genereret af kosmiske stråler.

Tunge radioaktive isotoper af brint med massetal 4-7 og halveringstider 10-21-10-23 s er også blevet kunstigt opnået [ 26 ] .

Naturligt molekylært brint består af H 2 og HD (deuterohydrogen) molekyler i et forhold på 3200:1. Indholdet af molekyler fra rent deuterium D 2 i det er endnu mindre, forholdet mellem koncentrationer af HD og D 2 er cirka 6400:1.

Af alle isotoper af kemiske grundstoffer adskiller brintisotopers fysiske egenskaber sig mest fra hinanden. Dette skyldes den største relative ændring i massen af atomer [27] .

	Smeltepunkt , K	Kogepunkt , K	tredobbelt punkt		kritisk punkt		Densitet, kg/m³
	Smeltepunkt , K	Kogepunkt , K	T , K	P , kPa	T , K	P , MPa	væske	gas
H2 _	13,96	20.39	13,96	7.3	32,98	1,31	70,811	1.316
HD	16,65	22.13	16.6	12.8	35,91	1,48	114,0	1,802
HT		22,92	17,63	17.7	37,13	1,57	158,62	2,31
D2 _	18.65	23,67	18,73	17.1	38,35	1,67	162,50	2.23
DT		24.38	19,71	19.4	39,42	1,77	211,54	2.694
T2 _	20,63	25.04	20,62	21.6	40,44	1,85	260,17	3,136

Molekyler af rent protium, deuterium og tritium kan eksistere i to allotrope modifikationer (forskellige i den indbyrdes orientering af kernernes spins ) - ortho- og parahydrogen: o -D 2 , p -D 2 , o -T 2 , p - T 2 . Hydrogenmolekyler med andre isotopsammensætninger (HD, HT, DT) har ikke ortho- og para-modifikationer.

Isotopers egenskaber

Egenskaber for brintisotoper er vist i tabellen [26] [28] .

Isotop	Z	N	messe, a. spise.	Halvt liv	Spin	Indhold i naturen, %	Forfaldstype og energi
1H _	en	0	1.007 825 032 07(10)	stabil	1⁄2 + _ _	99,9885(70)
2H _	en	en	2.014 101 777 8(4)	stabil	1+ _	0,0115(70)
3H _	en	2	3.016 049 277 7(25)	12.32(2) år	1⁄2 + _ _		β -	18.591(1) keV
4H _	en	3	4.027 81(11)	1,39(10)⋅10 −22 sek	2 -		-n	23,48(10) MeV
5H _	en	fire	5.035 31(11)	mere end 9,1⋅10 −22 s	( 1⁄2 + ) _ _		-nn	21,51(11) MeV
6H _	en	5	6.044 94(28)	2,90(70)⋅10 −22 sek	2 -		-3n	24,27(26) MeV
7H _	en	6	7.052 75(108)	2,3(6)⋅10 −23 sek	1⁄2 + _ _		-nn	23.03(101) MeV

Standardafvigelsen af værdien i enheder af det sidste ciffer i det tilsvarende tal er angivet i parentes.

Egenskaberne af 1H - kernen gør det muligt i vid udstrækning at anvende NMR - spektroskopi til analyse af organiske stoffer.

Kemiske egenskaber

Brintmolekyler er stærke nok, og for at brint kan reagere, skal der bruges meget energi:

{\ce {H2->2H-432{\text{kJ))))

Derfor manifesteres hydrogenets oxidationsevne i reaktioner med aktive metaller, som regel ved forhøjede temperaturer og tryk. Ved almindelige temperaturer reagerer brint kun med meget aktive metaller, såsom calcium , og danner calciumhydrid :

{\ce {Ca + H2 -> CaH2))

og med den eneste ikke-metal- fluor , der danner hydrogenfluorid :

{\ce {F2 + H2 -> 2HF}}

Brint reagerer med de fleste metaller og ikke-metaller ved forhøjede temperaturer eller under andre påvirkninger, for eksempel ved belysning:

{\ce {O2 + 2H2 -> 2H2O}}

Den skrevne ligning afspejler brints reducerende egenskaber .

{\ce {CuO + H2 -> H2O + Cu))

Danner hydrogenhalogenider med halogener :

{\ce {H2 + F2 -> 2HF}}

, reaktionen forløber med en eksplosion i mørke og ved enhver temperatur,

{\ce {H2 + Cl2 -> 2HCl))

, forløber reaktionen med en eksplosion, kun i lyset.

Det interagerer med sod ved kraftig opvarmning:

{\ce {C + 2H2 -> CH4}}

Interaktion med alkali- og jordalkalimetaller

Når det interagerer med aktive metaller , danner hydrogen hydrider:

{\ce {2Na + H2 -> 2NaH))

{\ce {Ca + H2 -> CaH2))

{\ce {Mg + H2 -> MgH2}}

Hydrider er saltlignende, faste stoffer, der let hydrolyseres:

{\ce {CaH2 + 2H2O -> Ca(OH)2 + 2H2 ^}}

Interaktion med metaloxider

Metaloxider (typisk d-elementer ) reduceres til metaller :

{\ce {Fe2O3 + 3H2 -> 2Fe + 3H2O}}

{\ce {WO3 + 3H2 -> W + 3H2O))

Hydrogenering af organiske forbindelser

Molekylær brint er meget udbredt i organisk syntese til reduktion af organiske forbindelser. Disse processer kaldes hydrogeneringsreaktioner . Disse reaktioner udføres i nærværelse af en katalysator ved forhøjet tryk og temperatur. Katalysatoren kan enten være homogen (f.eks. Wilkinson's Catalyst ) eller heterogen (f.eks. Raney-nikkel , palladium på trækul).

Så især under den katalytiske hydrogenering af umættede forbindelser, såsom alkener og alkyner , dannes mættede forbindelser - alkaner .

{\ce {R - CH = CH - R' + H2 -> R - CH2 - CH2 - R'))

Geokemi af brint

På Jorden er brintindholdet lavere sammenlignet med Solen, gigantiske planeter og primære meteoritter, hvilket betyder, at Jorden blev betydeligt afgasset under dannelsen: Størstedelen af brint forlod ligesom andre flygtige grundstoffer planeten under tilvækst eller kort efter. det. Det nøjagtige indhold af denne gas i sammensætningen af geosfærerne på vores planet (eksklusive jordskorpen ) - asthenosfære , kappe , kerne af Jorden - er imidlertid ukendt.

Frit brint H 2 er relativt sjældent i terrestriske gasser, men i form af vand tager det en usædvanlig vigtig rolle i geokemiske processer. Indholdet af brint i sammensætningen af vulkanske gasser, udstrømningen af visse mængder brint langs forkastninger i sprækkezoner og frigivelsen af denne gas i nogle kulforekomster er kendt [29] [30] .

Hydrogen kan være til stede i mineraler i form af ammoniumion , hydroxylion og vand .

I atmosfæren dannes der kontinuerligt molekylært brint som følge af nedbrydning af formaldehyd, som dannes i oxidationskæden af metan eller andre organiske stoffer, ved solstråling (31–67 gigaton /år), ufuldstændig forbrænding af forskellige brændstoffer og biomasse. (5–25 gigaton/år), i færd med at fiksere nitrogen af mikroorganismer fra luften (3–22 gigaton/år) [31] [32] [33] .

Med en lille masse har brintmolekyler i luften en høj termisk hastighed (den er tæt på den anden kosmiske hastighed) og, når de falder ned i de øverste lag af atmosfæren, kan de for altid flyve ud i det ydre rum (se Dissipation af planetariske atmosfærer ). Tab er estimeret til 3 kg pr. sekund [34] [35] .

Forholdsregler

Brint danner, når det blandes med luft , en eksplosiv blanding - den såkaldte eksplosive gas . Denne gas er mest eksplosiv, når volumenforholdet mellem brint og oxygen er 2:1, eller brint og luft er ca. 2:5, da luft indeholder ca. 21% oxygen . Brint er også brandfarligt . Flydende brint kan forårsage alvorlige forfrysninger , hvis det kommer i kontakt med huden .

Det antages, at eksplosive koncentrationer af brint med oxygen forekommer fra 4 % til 96 % efter volumen. Ved blanding med luft fra 4 % til 75 (74) % efter volumen. Sådanne tal findes nu i de fleste opslagsværker, og de kan bruges til vejledende skøn. Man skal dog huske på, at senere undersøgelser (omkring slutningen af 80'erne) viste, at brint i store mængder kan være eksplosivt selv ved en lavere koncentration. Jo større volumen, jo lavere er koncentrationen af brint farlig.

Kilden til denne meget omtalte fejl er, at eksplosiviteten blev undersøgt i laboratorier på små mængder. Da reaktionen mellem brint og oxygen er en kemisk kædereaktion, der forløber i overensstemmelse med den frie radikal-mekanisme, er "døden" af frie radikaler på væggene (eller f.eks. overfladen af støvpartikler) afgørende for fortsættelsen af kæden . I de tilfælde, hvor det er muligt at skabe "grænse"-koncentrationer i store volumener (lokaler, hangarer, værksteder), skal man huske på, at den faktiske eksplosive koncentration kan afvige fra 4% både opad og nedad .

Ansøgning

Brint bruges i dag på mange områder. Strukturen af verdensbrintforbruget er præsenteret i følgende tabel

Verdens brintforbrugs struktur (2007) (eng.) [36]

Ansøgning	Del
Ammoniakproduktion	54 %
Olieraffinering og kemisk industri	35 %
Elektronikfremstilling	6 %
Metallurgi og glasindustri	3 %
fødevareindustri	2 %

Kemisk industri

Den kemiske industri er den største forbruger af brint. Omkring 50 % af verdens brintproduktion går til produktion af ammoniak . Yderligere 8 % bruges til methanolproduktion [37] . Ammoniak bruges til at producere plastik, gødning, sprængstoffer og meget mere. Methanol er grundlaget for produktionen af nogle plasttyper.

Olieraffineringsindustrien

Ved olieraffinering bruges brint i hydrokraknings- og hydrobehandlingsprocesser , hvilket hjælper med at øge dybden af forarbejdningen af råolie og forbedre kvaliteten af slutprodukter. Omkring 37 % af al brint produceret i verden bruges til disse formål [37] .

Fødevare- og kosmetikindustrien _

Ved produktion af spæk (fast fedt fremstillet af vegetabilske olier ). Salomas er grundlaget for produktion af margarine , kosmetik, sæbe. Brint er registreret som fødevaretilsætningsstof under nummeret E949 .

Transport

Brint bruges som brændstof til kommercielt tilgængelige brintbrændselscellekøretøjer : Toyota Mirai , Hyundai Nexo . Det amerikanske firma Nikola Archived 13. februar 2020 på Wayback Machine introducerede en serie erhvervskøretøjer drevet af brint samt en Nikola Badger pickup med en rækkevidde på 960 km [38]

Alstom lancerede det første kommercielle brændselscelletog, Coradia iLint, i Tyskland i 2018, der er i stand til at køre 1.000 km på en enkelt brinttank. Togene vil køre 100 kilometer med hastigheder op til 140 kilometer i timen [39] .

Laboratorium

Brint bruges i kemiske laboratorier som en bæregas i gaskromatografi . Der er sådanne laboratorier på mange virksomheder inden for fødevare-, parfume-, metallurgiske og kemiske industrier. På trods af brændbarheden af brint anses dets brug i denne rolle for at være ret sikker, da brint bruges i små mængder. Effektiviteten af brint som bæregas er bedre end heliums til en væsentlig lavere pris [40] .

Luftfartsindustrien

I øjeblikket bruges brint ikke i luftfarten. Engang var luftskibe og balloner fyldt med brint. Men i 30'erne. 20. århundrede der var flere katastrofer , hvor luftskibene eksploderede og brændte. I dag er luftskibe fyldt med helium på trods af dets betydeligt højere omkostninger.

Meteorologi

Brint bruges i meteorologien til at fylde skallerne på vejrballoner . Brint i denne kapacitet har en fordel i forhold til helium, da det er billigere. Endnu vigtigere er det, at brint produceres direkte på vejrstationen ved hjælp af en simpel kemisk generator eller ved elektrolyse af vand. Helium skal derimod leveres til vejrstationen i cylindre, hvilket kan være svært for fjerntliggende steder [41] .

Brændstof

Brint bruges som raketbrændstof . På grund af det ekstremt snævre temperaturområde (mindre end 7 Kelvin), hvor brint forbliver en væske, anvendes i praksis oftere en blanding af flydende og faste faser.

Brint-ilt brændselsceller bruger brint til direkte at omdanne energien fra en kemisk reaktion til elektrisk energi.

Elindustrien

I elkraftindustrien bruges brint til at køle kraftige elektriske generatorer [42] .

Diverse

Atomisk brint bruges til atomær brintsvejsning . Den høje termiske ledningsevne af brint bruges til at fylde kuglerne på gyrokompasser og glaspærer på LED - glødepærer .

Se også

Antibrint

Noter

Kommentarer

↑ Området for atommasseværdier er angivet på grund af de forskellige mængder af isotoper i naturen.

Kilder

↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Grundstoffernes atomvægte 2011 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Bd. 85 , nr. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
↑ Brint: elektronegativiteter . webelementer. Dato for adgang: 15. juli 2010. Arkiveret fra originalen den 27. juni 2010.
↑ 1 2 Brint // Chemical Encyclopedia : i 5 bind / Kap. udg. I. L. Knunyants . - M . : Soviet Encyclopedia , 1988. - T. 1: A - Darzana. - S. 400-402. — 623 s. — 100.000 eksemplarer. - ISBN 5-85270-008-8 .
↑ Fedorov P.I. , Triple point, 1998 , s. 12.
↑ Khazanova N. E. , Critical state, 1990 , s. 543.
↑ Standard atomvægte af grundstofferne 2021 (IUPAC Technical Report) (engelsk) - IUPAC , 1960. - ISSN 0033-4545 ; 1365-3075 ; 0074-3925 - doi:10.1515/PAC-2019-0603
↑ Boyle, R. (1672). "Trakter skrevet af den ærede Robert Boyle, der indeholder nye eksperimenter, der berører forholdet mellem flamme og luft..." London.
↑ Winter, M. Hydrogen: historisk information . WebElements Ltd (2007). Hentet 5. februar 2008. Arkiveret fra originalen 10. april 2008. (ubestemt)
↑ Musgrave, A. Hvorfor erstattede oxygen phlogiston? Forskningsprogrammer i den kemiske revolution // Metode og vurdering i de fysiske videnskaber (engelsk) / Howson, C.. - Cambridge University Press , 1976. - (The Critical Background to Modern Science, 1800–1905).
↑ Cavendish, Henry. Tre Papirer, indeholdende Eksperimenter paa Factitious Air, af Hon. Henry Cavendish , FR S (engelsk) // Philosophical Transactions : journal. - 1766. - 12. maj ( bind 56 ). - S. 141-184 . - doi : 10.1098/rstl.1766.0019 . - . — .
↑ Severgin V. M. Assay-kunst, eller en guide til kemisk testning af metalmalme og andre fossile legemer. St. Petersborg: Imp. AN, 1801. C. 2.
↑ [www.chemister.ru/Chemie/records.htm Guinness Book of Records for Chemicals]
↑ N. Greenwood, A. Earnshaw. Grundstoffernes kemi: i 2 bind. — BINOM. Videnlaboratoriet, 2008. - V. 1. - S. 11. - 607 s. — (Den bedste udenlandske lærebog). - ISBN 978-5-94774-373-9 .
↑ Gribbin, John. Videnskab. En historie (1543-2001). - L. : Penguin Books, 2003. - 648 s. — ISBN 978-0-140-29741-6 .
↑ Kilde til tal: Kuldioxid, NOAA Earth System Research Laboratory Arkiveret 25. december 2018 på Wayback Machine , (opdateret 2010.06) . Methan, IPCC TAR tabel 6.1 Arkiveret 15. juni 2007 på Wayback Machine , (opdateret til 1998). Den samlede NASA var 17 ppmv over 100 %, og CO2 blev her øget med 15 ppmv. For at normalisere bør N 2 reduceres med ca. 25 ppmv og O 2 med ca. 7 ppmv.
↑ Hornak D.P. Fundamentals of MRI . Hentet 23. august 2013. Arkiveret fra originalen 9. februar 2014. (ubestemt)
↑ "HYDROGEN Census" Gazprom Magazine, september 2019, s. 42-43 . Hentet 22. oktober 2019. Arkiveret fra originalen 22. oktober 2019. (ubestemt)
↑ 1 2 Da Rosa, Aldo Vieira. Grundlæggende om vedvarende energiprocesser . - Amsterdam: Elsevier Academic Press, 2005. - s. 370. - xvii, 689 sider s. — ISBN 0120885107 .
↑ A.K. Manovyan. Teknologi til behandling af naturlige energibærere. - Moskva: Kemi, Kolos, 2004. - 456 s. - ISBN 5-98109-004-9 , 5-9532-0219-97.
↑ Arkady Schwartz. Hydrogen Revisited Arkiveret 30. september 2010 på Wayback Machine . Bulletin online nr. 19(356) 15. september 2004.
↑ Sæbebobler med brint Arkiveksemplar af 26. juli 2014 på Wayback Machine - videooplevelse i Unified Collection of Digital Educational Resources.
↑ Uorganisk kemi. Bind 2. Kemi af intransitive elementer / red. acad. Yu. D. Tretyakova . - Moskva: Akademiet, 2004. - 368 s. — ISBN 5-7695-1436-1 .
↑ Dias Ranga P. , Silvera Isaac F. Observation af Wigner-Huntington-overgangen til metallisk brint // Videnskab. - 2017. - 26. januar ( bd. 355 , nr. 6326 ). - S. 715-718 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.aal1579 .
↑ Alexey Poniatov. Ti største begivenheder i 2017 inden for fysik og astronomi. Stabil metallisk brint // Videnskab og liv . - 2018. - Nr. 1 . - S. 9 . (Russisk)
↑ Farkas L. Orto- og parahydrogen. [[Fremskridt i fysiske videnskaber]], bind 15, nr. 3. 1935 . Hentet 22. september 2018. Arkiveret fra originalen 22. september 2018. (ubestemt)
↑ 1 2 3 4 Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH NUBASE-evalueringen af nukleare og henfaldsegenskaber // Nuclear Physics A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
↑ Züttel A., Borgschulte A., Schlapbach L. Hydrogen as a Future Energy Carrier. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2008. - ISBN 978-3-527-30817-0 .
↑ Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tabeller, grafer og referencer (engelsk) // Kernefysik A . - 2003. - Bd. 729 . - s. 337-676 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - .
↑ Portnov Alexander. Vulkaner er forekomster af brint. Arkiveret 6. juni 2013 på Wayback Machine / Industrial Bulletin, nr. 10-12, oktober-december 2010.
↑ Gresov A. I., Obzhirov A. I., Yatsuk A. V. Om spørgsmålet om brintindhold i kulbassinerne i Fjernøsten / Vestnik KRAUNC. Geovidenskab. 2010, nr. 1, hæfte 15. S. 19-32.
↑ http://www.atmos-chem-phys.net/11/3375/2011/acp-11-3375-2011.pdf Arkiveret 21. maj 2013 på Wayback Machine Et nyt skøn over det seneste troposfæriske molekylære brintbudget vha. atmosfæriske observationer og variationel inversion] doi:10.5194/acp-11-3375-2011 , 2011 “De vigtigste kilder til H2 er fotokemisk produktion ved transformation af formaldehyd (HCHO) i atmosfæren og ufuldstændige forbrændingsprocesser. Fotolyse af HCHO, et produkt i oxidationskæden af methan og andre flygtige organiske forbindelser (VOC'er) tegner sig for 31 til 77 Tg yr−1 og repræsenterer halvdelen af den samlede H2-kilde. Emissioner, der forbrænder fossilt brændsel og biomasse, to ufuldstændige forbrændingskilder, tegner sig for tilsvarende andel af det globale H2-budget (5−25 Tg yr−1). H2-emissioner (3−22 Tg yr−1), der stammer fra nitrogenfiksering i den kontinentale og marine biosfære, fuldender kilderne. H2-oxidation af frie hydroxylradikaler (OH) og enzymatisk H2-destruktion i jord skal balancere disse kilder, fordi troposfærisk H2 ikke viser en signifikant langsigtet tendens (Grant et al., 2010)"
↑ Chemistry of the Natural Atmosphere Arkiveret 10. december 2017 på Wayback Machine side 207-201, tabel 4.14
↑ Globale miljøpåvirkninger af brintøkonomien Arkiveret 5. december 2014 på Wayback Machine side 61 tabel 1
↑ David C. Catling og Kevin J. Zahnle, The Planetary Air Leak. Når Jordens atmosfære langsomt siver væk i rummet, vil vores planet komme til at ligne Venus? Arkiveret 2. februar 2014 på Wayback Machine //SCIENTIFIC AMERICAN, maj 2009
↑ Ferronsky VI, Denisik SA, Ferronsky SV Kapitel 8. Jordens globale dynamik // Jacobi Dynamics: Many-Krop Problem in Integral Characteristics. - (Astrophysics and Space Science Library. Vol. 130) . - Springer Science & Business Media, 1986. - S. 296. - ISBN 9027724180 , 9789027724182.
↑ Olu Ajayi-Oyakhire. Brint – uudnyttet energi? (utilgængeligt link) . Institutionen for gasingeniører og ledere . Institution of Gas Engineers and Managers (2012). Hentet 24. marts 2018. Arkiveret fra originalen 17. april 2018. (ubestemt)
↑ 1 2 R. V. Radchenko, A. S. Mokrushin, V. V. Tyulpa. Brint i energi. - Jekaterinburg: Ural University Press, 2014. - S. 24. - 229 s. — ISBN 978-5-7996-1316-7 .
↑ Nikola Badger . Hentet 14. februar 2020. Arkiveret fra originalen 13. februar 2020. (ubestemt)
↑ Tysklands første brinttog . Hentet 14. februar 2020. Arkiveret fra originalen 24. januar 2020. (ubestemt)
↑ Helium - hvad er de nuværende omkostninger for laboratorier? . www.peakscientific.com. Hentet 17. november 2015. Arkiveret fra originalen 18. november 2015. (ubestemt)
↑ A.A. Ivanov (udviklingschef). Instruktioner til hydrometeorologiske poster og stationer. Udgave 4. . Roshydromet . Roshydromet (16. juli 2003). Hentet 24. marts 2018. Arkiveret fra originalen 3. juni 2021. (ubestemt)
↑ Princippet om drift og design af synkronmaskiner . Hentet 9. juni 2014. Arkiveret fra originalen 13. september 2014. (ubestemt)

Litteratur

Digonsky S. V., Ten V. V. Ukendt brint. - St. Petersborg: Nauka, 2006. ISBN 5-02-025114-3 .
Kuzmenko N. E., Eremin V. V., Popkov V. A. Begyndelsen af kemi. Et moderne kursus for ansøgere til universiteter: Lærebog for universiteter. - M .: Forlaget "Eksamen", 2005.
Fedorov P. I. Triple point // Kemisk encyklopædi . - Great Russian Encyclopedia , 1998. - V. 5: Tryptofan - Iatrochemistry . - S. 12 . (Russisk)
Khazanova N. E. Kritisk tilstand // Kemisk encyklopædi . - Soviet Encyclopedia , 1990. - T. 2: Daph - Med . - S. 541-543 . (Russisk)
Kort over nukliderne . — 17. - Knolls Atomic Power Laboratory, 2010. - ISBN 978-0-9843653-0-2 .
Newton, David E. De kemiske grundstoffer . New York: Franklin Watts, 1994. - ISBN 978-0-531-12501-4 .
Rigden, John S. Hydrogen: Det essentielle element . - Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press , 2002. - ISBN 978-0-531-12501-4 .
Romm, Joseph, J. Hypen om brint, fakta og fiktion i kapløbet om at redde klimaet . — Ø-presse, 2004. - ISBN 978-1-55963-703-9 .
Scerri, Eric. Det periodiske system, dets historie og dets betydning . - New York: Oxford University Press , 2007. - ISBN 978-0-19-530573-9 .

Links

Hydrogen Arkiveret 10. januar 2016 ved Wayback Machine ved The Periodic Table of Videos ( University of Nottingham )
Ferreira-Aparicio, P.; Benito, MJ; Sanz, JL Nye tendenser inden for reformerende teknologier: fra brintindustrianlæg til multibrændstofmikroreformere // Catalysis Reviews: tidsskrift. - 2005. - Bd. 47 , nr. 4 . - S. 491-588 . - doi : 10.1080/01614940500364958 .