Waterstof

Symbool: H2 (Hydrogenium) De atoombouw volgens het atoommodel van Rutherford: Volgens Rutherford is een atoom opgebouwd uit en kern (met protonen en neutronen) met daaromheen een elektronenwolk. Als de kern ongeveer de grootte van een mug op de middenstip van een voetbalstadion zou zijn, dan zou de elektronenwolk ongeveer de rest van het stadion zijn. Een kern is weer opgebouwd uit protonen en neutronen. Het aantal protonen is verschillend voor elk atoomsoort. De ontdekking van waterstof: In 1671 kwam de Britse chemicus Robert Boyle erachter dat er een brandbaar gas vrijkwam bij een reactie tussen ijzer en verdund zuur. Veel later pas, ontdekte de Britse wetenschapper Henry Cavendish in 1766 dat het een chemisch element. Hij heeft het ontdekt toen hij een onderzoek deed naar de eigenschappen van zuren. Bijna alle zuren reageerden met ijzer of zink. Ze vormden daarbij een identiek gas dat veel lichter was dan lucht. Cavendish nam ook waar dat het gas bij verbranding water vormde. Hij kwam op het idee om waterdamp te ontleden met behulp van gloeiend ijzer. Bij deze ontledingsreactie ontstond het zogenaamde Hydrogene (Hudoor=water, gennaoo=voortbrengen), ofwel watervormende stof. De naam werd gegeven omdat het een gas kon worden, dat bestaat uit kleine deeltjes water, en bij verbranding weer water vormde.
Eigenschappen van waterstof: 1 Waterstof heeft veel energie, daarom is waterstof erg geschikt als een vervangende brandstof voor bijvoorbeeld benzine dat in auto's gebruikt wordt.( Waterstof kan samen met zuurstof water vormen, H2O. Hierbij komt veel energie vrij. 2 Tritium wordt gemaakt in kernreactoren en is nodig voor een waterstofbom. 3 Waterstofgas weegt slechts 1/14 van een gelijk volume aan lucht. Om die reden werd het in het verleden veel toegepast als vulling in ballonnen en zeppelins. Doordat het brandbaar is wordt dit tegenwoordig veel minder gedaan. 4 Waterstofgas wordt gebruikt voor het koelen van generatoren. 5 Bleekmiddel (Waterstofperoxide, H2O2) wordt sinds kort gebruikt als bleekmiddel. Doordat het gemakkelijk een zuurstofatoom kan afstaan, neemt het de kleuren op. Het wordt gebruikt voor het bleken van hout, textiel, olie, vet, papier, haar. Bereiding vroeger: Waterstof werd bereid door reactie tussen zink en (zout)zuur: Zn + 2 H ¨ Zn2 + H2 Bereiding nu: Waterstof wordt bereid door elektrolyse van een natriumchloride-oplossing natronloog of een zwavelzuuroplossing. Op grotere schaal wordt waterstof bereid door reactie: bij hoge temperatuur, van koolstof of koolwaterstoffen met stoom: C + H2O ¨ 1100‹C ¨ CO +H2 of CH4 + H2O ¨ 1000‹C ¨ CO + 3 H2
Koolstofmonooxide kan verder met stoom en ijzer- tot waterstof en koolstofdioxide worden omgezet: CO + H2O ¨ 400‹C ¨ CO2 +H2
De bereiding van waterstof via elektrolyse komt niet veel voor. Doordat het heel duur is wordt dit alleen door kleingebruikers gedaan. In een laboratorium maken ze waterstof door reactie van onedele metalen (bijv. Zink) met zuur. Toepassingen van het element: Waar wordt waterstof nu voor gebruikt? Nu is waterstofgas een brandstof die weinig wordt gebruikt, dit komt doordat de techniek die nodig is voor het maken van de energie uit waterstof erg duur is. In de ruimtevaart wordt er wel gebruik van gemaakt, hier is het geld ook beschikbaar. Er worden inmiddels al wel tests gedaan met personenauto's op waterstofgas maar dat zijn nog hele dure auto's. Om in de toekomst het gebruik van deze energiebron toe te doen nemen zal er dus vooral iets aan de kosten moeten worden gedaan, de techniek is er immers al. Waar kunnen waterstof en brandstofcellen in de toekomst voor gebruikt worden? Als er werkelijk gebruikt gemaakt gaat worden van waterstofgas als energiebron, zijn er vele toepassingen mogelijk. De belangrijkste hiervan is de auto. Tegenwoordig wordt een groot deel van de vervuilende stoffen gemaakt door auto's. Als auto's in de toekomst op waterstofgas gaan rijden maken ze grotendeels waterdamp in plaats van vervuilende stoffen. Enkele autobedrijven zijn dan ook al druk bezig met de ontwikkeling van zogenaamde 'Hybride-voertuigen', auto's die in feite op water rijden. Bronnen: http://library.thinkquest.org http://nl.wikipedia.org/wiki/Ernest_Rutherford http://www.lenntech.com/elementen-periodiek-systeem/H.htm