Historie objevu vodíku - od teorie po praxi

Historie objevu vodíku zaujímá významný milník ve vývoji vědy. Podle moderních vědeckých konceptů je tento plyn jedním z nejvíce nejběžnější prvky ve vesmíru.

Stručná historie objevu vodíku

Prvek objevil britský vědec Henry Cavendish v roce 1766. Původ názvu pochází z řeckých slov "hydro" a "geny", což znamená "voda" a "generátor".

Již v roce 1671 vydal Robert Boyle (1627-1691, anglický chemik a fyzik) článek "Nové experimenty týkající se vztahu mezi plamenem a vzduchem", ve kterém popsal reakci mezi železnými pilinami a zředěnými kyselinami. Během pokusů vědec poznamenal, že reakce těchto látek vede k vývoji plynného vodíku ("hořlavý roztok Marsu").

Nicméně až do roku 1766 byl plyn jako hlavní prvek Henry Cavendish (1731-1810, anglický chemik a fyzik, který také objevil dusík) schválil za použití syntézy rtuti. Vědec popisoval to jako "hořlavý vzduch z kovů". Cavendish přesně popsal vlastnosti vodíku, ale mylně se domníval, že plyn pochází z kovu a ne od kyseliny. Moderní název chemického prvku dal francouzský naturalista AL Lavoisier.

Historie objevu vodíku (H) zde nekončí. V roce 1931 profesor chemie Harold Urey, který pracoval v Chicagu (USA), objevil plyn deuteria. Je to těžký izotop vodíku a je napsán jako ²H a D.

Cihly vesmíru

Dlouho lidé nemohli pochopit vlastnosti hmoty. Ačkoli i starí Řekové předpokládali, že "éter" (okolní prostor) se skládá z určitých prvků, jasné ospravedlnění a všechny důkazy o této skutečnosti neexistují.

Na podzim roku 1803 Angličan John Dalton mohl vysvětlit výsledky některých jeho studií, což naznačuje, že látka sestává z atomů. Také výzkumník zjistil, že všechny vzorky dané sloučeniny sestávají ze stejné kombinace těchto atomů. Dalton také poznamenal, že v řadě sloučenin mohou být hmotnostní poměry druhého prvku, které jsou kombinovány s danou hmotností prvního prvku, redukovány na malé celá čísla ("Zákon vícenásobných poměrů"). Takže vědec má jistý vztah k historii objevu vodíku.

Prezentace Daltonovy "Teorie atomů" se konala ve třetím svazku vědecké publikace "Systémy chémie", kterou vydal Thomas Thomson v roce 1807. Materiál se objevil také v článku o oxalátech stroncia publikovaném ve filozofických transakcích. Následující rok Dalton tyto nápady publikoval samostatně a podrobněji analyzoval práci "Nový systém chemické filozofie". Mimochodem, vědce v něm navrhli používat jako symbol vodíku kruh s bodem ve středu.

První palivová buňka

Historie objevu vodíku je bohatá na zajímavé události. V roce 1839 uskutečnil britský vědec Sir William Robert Grove pokusy o elektrolýzu. Elektřinu využíval k oddělování vody do vodíku a kyslíku. Později se výzkumník odrazil a zda je možné provést návratovou akci - generovat elektřinu z reakce kyslíku s vodíkem? Grove uzavřel platinové desky v oddělených uzavřených nádobách, z nichž jeden obsahoval vodík a druhý v kyslíku. Když byly kontejnery ponořeny do zředěné kyseliny sírové, protékal proud mezi oběma elektrodami a vytvořil vodu v plynových lahvích. Potom vědec připojil několik podobných zařízení do sekvenčního obvodu, aby zvýšil napětí vytvořené v plynové baterii.

Od té doby má vodík velké očekávání, pokud jde o získání kompaktních, ekologických zdrojů energie. Otázka 100% bezpečnosti a vysoká účinnost koncových zařízení pro hromadnou spotřebu však dosud nebyla vyřešena. Mimochodem, termín "palivový článek" byl nejprve použit chemiků Ludwig Mond a Charles Langer, který pokračoval ve výzkumu WR Grove.

Autonomní zdroje energie

V roce 1932 pracoval Francis Thomas Bacon, inženýr na Cambridgeské univerzitě ve Velké Británii, na projektech Grove, Monda a Langer. To nahradilo platinovými elektrodami levnější nikl pletivo, a za použití alkalické hydroxidu draselného (méně agresivní k elektrodám) namísto elektrolytu kyseliny sírové. Toto bylo v podstatě vytvoření prvního alkalického palivového článku, nazývaného Baconova buňka. Britové trvali dalších 27 let, aby prokázali instalaci, která dokáže vyrobit 5 kW výkonu, což stačí k napájení svářečky. Přibližně ve stejnou dobu bylo demonstrováno první vozidlo s palivovými články.

Pozdější palivové články byly používány NASA v roce 1960 pro lety v měsíčním programu "Apollo". Baconové buňky stál (a stál) na stovkách kosmických lodí. Na ponorech se také používají "velké baterie".

Užitečné, ale nebezpečné

Historie objevu vodíku není spojena jen s radostnými okamžiky. Tragédie leteckého obradu "Hindenburg" svědčí o tom, jak je tento prvek nejistý. V roce 1930 postavilo Německo řadu letadel - Zeppelinů. Jako plyn byl použit vodík. Je lehčí než směs dusík-kyslík, která tvoří hlavní část atmosféry, a umožnila přepravu velkých objemů nákladu.

V roce 1936 představili němečtí designéři světovou největší vzducholodi "Hindenburg". 245-metrový gigant obsahoval 200 000 m3 plynu. Jeho únosnost je úžasná: zařízení dokázalo zvednout až 100 tun nákladu na obloze. Letadla byla používána pro transatlantické zásilky mezi Německem a Spojenými státy. Na lůžko pro cestující bylo zavazadleno 50 osob. 05.06.1937 Při příjezdu do New Yorku došlo k úniku vodíku. Snadno zapálený plyn vzplul požár, došlo k výbuchu, což vedlo ke smrti 36 lidí. Od té doby se namísto vodíku v letadle používá bezpečnější hélium.

Závěr

Vodík je jedním z nejdůležitějších prvků ve vesmíru. Ačkoli jeho vlastnosti jsou dobře studovány, nepřestává to zajímat vědci, inženýři, návrháři. Tento prvek je tématem tisíců vědeckých prací, diplomů a esejů. Historie objevu vodíku je historie samotné vědy, systému poznání, který nahradil nevědomost a náboženské dogmy.