Zgodovina odkrivanja vodika - od teorije do prakse

Zgodovina odkrivanja vodika zavzema pomemben mejnik pri razvoju znanosti. Po sodobnih znanstvenih konceptih je ta plin eden od najbolj najpogostejši elementi v vesolju.

Kratka zgodovina odkrivanja vodika

Element je odkril britanski znanstvenik Henry Cavendish leta 1766. Poreklo imena gre nazaj v grške besede "hidro" in "gene", kar pomeni "voda" in "generator".

Nazaj v letu 1671, je Robert Boyle (1627-1691, je angleški kemik in fizik) je objavil članek z naslovom "Novi poskusi na razmerje med ognjem in zraka", v katerem je opisal reakcijo med železnimi opilki in razredčene kisline. Med poskusi je znanstvenik opazil, da reakcija teh snovi vodi v evolucijo plinastega vodika ("gorljiva raztopina Marsa").

Vendar pa je le leta 1766, GAZ je bila sprejeta kot glavni element Henry Cavendish (1731-1810, angleški kemik in fizik, ki je odkril tudi dušik), ki se uporablja za sintezo živega srebra. Znanstvenik je to opisal kot "vnetljiv zrak iz kovin". Cavendish natančno opisuje lastnosti vodika, vendar je po pomoti verjel, da plin prihaja iz kovine, in ne iz kisline. Sodobno ime kemijskega elementa je podaril francoski naravoslovec AL Lavoisier.

Zgodovina odkrivanja vodika (H) se ne konča. Leta 1931 je profesor kemije Harold Urey, ki je delal v Chicagu (ZDA), odkril plin deuterija. To je težek izotop vodika in je napisan kot ²H in D.

Opeke vesolja

Dolgo časa ljudje niso mogli razumeti lastnosti snovi. Čeprav so tudi stari Grki domnevali, da je »eter« (okoliški prostor) sestavljen iz določenih elementov, jasne utemeljitve in še toliko bolj trdnih dokazov tega dejstva ni obstajal.

Jeseni leta 1803 je bil Anglež John Dalton bi lahko razložil rezultate nekaterih svojih študij, ki kažejo, da je snov sestavljena iz atomov. Tudi raziskovalec je ugotovil, da vsi vzorci katere koli dane spojine obsegajo isto kombinacijo teh atomov. Daltonov tudi, da se v nekaterih spojin v masnem razmerju drugega elementa, ki so v kombinaciji z vnaprej določeno težo prvega elementa zmanjša na majhnih celih števil ( "Akt več razsežnosti"). Tako ima znanstvenik določen odnos do zgodovine odkrivanja vodika.

Predstavitev Daltonove »teorije atomov« je potekala v tretjem delu znanstvene publikacije »Sistemi kemije«, ki ga je leta 1807 izdal Thomas Thomson. Tudi material se je pojavil v članku o stroncijevih oksalatih, objavljenih v filozofskih transakcijah. Naslednje leto je Dalton samostojno objavil te zamisli in izdelal podrobnejšo analizo v delu »Novi sistem kemijske filozofije«. Mimogrede, znanstvenik je v njem predlagal, da kot vodik uporabimo krog s točko v sredini.

Prva gorivna celica

Zgodovina odkrivanja vodika je bogata z zanimivimi dogodki. Leta 1839 je britanski znanstvenik Sir William Robert Grove izvedel poskuse elektrolize. Uporabil je električno energijo za ločevanje vode v vodik in kisik. Kasneje se je raziskovalec odzval in ali je mogoče ukrepati vračanje - ustvariti električno energijo od reakcije kisika z vodikom? Grove je zaprl platinske plošče v ločenih zaprtih posodah, od katerih je eden vseboval vodik in v drugem - kisik. Ko so posode potopljene v razredčeno žveplovo kislino, je tok med elektrodama potekal in tako nastal vodo v plinskih jeklenkah. Potem je znanstvenik priključil več podobnih naprav v zaporedno vezje, da bi povečal napetost, ki jo je ustvarila plinska baterija.

Od takrat ima vodik velika pričakovanja glede pridobivanja kompaktnih, okolju prijaznih virov energije. Vendar vprašanje še vedno ni rešeno s 100-odstotno varnostjo in visoko učinkovitostjo končnih naprav za množično porabo. Mimogrede, izraz "gorivne celice" so najprej uporabljali kemiki Ludwig Mond in Charles Langer, ki so nadaljevali z raziskavo WR Grove.

Avtonomni viri energije

Leta 1932 je Francis Thomas Bacon, inženir na univerzi v Cambridgeu v Veliki Britaniji še naprej delati na projektih Grove, Mond in Langer. To nadomesti platinski elektrodi cenejšo nikelj očesa, in s pomočjo alkalne kalijevega hidroksida (manj agresiven na elektrode) namesto elektrolita žveplove kisline. To je bilo v bistvu ustvarjanje prve alkalne gorivne celice, imenovane Baconova celica. Britanci so naredili še 27 let, da bi prikazali napravo, ki bi lahko proizvedla 5 kW moči, kar je dovolj za napajanje varilnega stroja. Približno istega časa je bilo prikazano prvo vozilo z gorivnimi celicami.

Kasneje so gorske celice NASA leta 1960 uporabljale za lete znotraj luninega programa "Apollo". Baconove celice so stale (in stojale) na stotinah vesoljskih plovil. Tudi na podmornicah se uporabljajo "velike baterije".

Uporabno, a nevarno

Zgodovina odkrivanja vodika ni povezana samo z radostnimi trenutki. Tragedija velikanskega ogorka "Hindenburg" priča o tem, kako negativen je ta element. Leta 1930 je Nemčija zgradila vrsto letal - Zeppelinov. Kot plin je bil uporabljen vodik. Biti lažji od mešanice dušika in kisika, ki je glavni del atmosfere, je omogočal prevoz velikih količin tovora.

Leta 1936 so nemški oblikovalci predstavili največje svetovno letalsko ladjo "Hindenburg". 245-metrski velikan je vseboval 200.000 m3 plina. Njena nosilnost je neverjetna: naprava je lahko na nebo dvignila do 100 ton tovora. Letalo je bilo uporabljeno za čezatlantske pošiljke med Nemčijo in Združenimi državami. Potniška gondola je namestila 50 oseb s prtljago. 5. 6. 1937 Pri prihodu v New York je prišlo do puščanja vodika. Lahki vžigani plin se je požrl, prišlo je do eksplozije, kar je povzročilo smrt 36 oseb. Od takrat se je namesto vodika v zrakoplovih uporabljal varnejši helij.

Zaključek

Vodik je eden najpomembnejših elementov v vesolju. Čeprav se njegove lastnosti dobro preučujejo, ne zanemarja znanstvenikov, inženirjev in oblikovalcev. Ta element je tema tisočih znanstvenih člankov, diplom in esejev. Zgodovina odkrivanja vodika je zgodovina znanosti sama, sistem znanja, ki je nadomestil nevednost in verske dogme.