Väte

Denna artikel handlar om grundämnet väte. Se också Väte församling.

Väte (latin: hydrogenium) är ett atomslag och ett icke-metalliskt grundämne, det enklaste, lättaste, vanligaste och tidigast skapade grundämnet i universum efter Big Bang. Väte tillhör det periodiska systemets grupp 1.

Väteatomen

En väteatom är en atom av grundämnet väte. Den består av en ensam negativt laddad elektron som befinner sig runt en positivt laddad proton. Eventuellt kan det även finnas en eller flera neutrala neutroner tätt bunden till protonen. Avståndet från elektronen till kärnan kan inte bestämmas exakt, men uppskattningar säger att den i genomsnitt kan uppmätas befinna sig på avståndet 25–50 pm från kärnan; mer om atomen tillförts energi. Genom att väteatomen är såpass enkel så finns för väteatomen, som enda atom, exakta lösningar till både Schrödingerekvationen och den mer exakta Diracekvationen, vilka bestämmer elektronens beteende och var man kan tänkas hitta den. Inom fysik och kemi talar man även om "väteliknande" atomer, som har en elektron i sitt yttersta elektronskal.

Isotoper

Väte är det enda atomslag förutom radon som har egna namn för några av sina isotoper. Symbolerna D och T används ibland, inofficiellt, för deuterium (²H) respektive tritium (³H). Protium, deuterium och tritium finns naturligt. Ytterligare några kortlivade isotoper har producerats i partikelacceleratorer, nämligen ⁴H, ⁵H och ⁷H.

¹H

¹H är den allra vanligaste isotopen. Den kallas ibland för protium. Den är stabil, och har en kärna med bara en enda proton.

²H

Den andra stabila isotopen är deuterium, vilken har en extra neutron i atomkärnan. Deuterium utgör ungefär 0,015 % av allt väte.

³H

Den tredje isotopen som förekommer i naturen är tritium som är radioaktiv och sönderfaller med en halveringstid på 12,33 år, vars kärna innehåller två neutroner förutom protonen. Den produceras genom inverkan av kosmisk strålning på deuterium i de övre skikten av atmosfären.

⁴H

Väte-4 syntetiserades genom att bombardera tritium med snabba deuteriumkärnor.

⁵H

2001 upptäcktes för första gången väte-5, som framställdes genom att bombardera ett mål av väte med tunga joner.

⁶H

Väte-6 har ännu ej syntetiserats.

Användning

Väte är lätt brännbart och bildar tillsammans med syre den explosiva gasen knallgas. Precis som namnet antyder så blir det en stor knall när gasen antänds; restprodukten från den våldsamma reaktionen är vattenånga. En hel del väte används för framställning av bland annat ammoniak, metanol och saltsyra inom industrin.

Förekomst

Under extremt lågt tryck, i den interstellära rymden, kan enatomig ”gas” finnas eftersom sannolikheten för att två atomer ska kollidera och därmed kunna reagera med varandra är så liten. Vid extremt högt tryck, exempelvis i gasjättarna Jupiters och Saturnus inre tros förhållandena vara sådana att det finns flytande metalliskt väte. I universum som helhet utgör väte 90 % av antalet atomer, motsvarande 75 % av den sammanlagda massan. Större delen av resterande del utgörs av helium. Stjärnorna består till en överväldigande del av väte, som även är det ämne som står för stjärnornas energiproduktion.

Föreningar

På jorden förekommer väte mest bundet till vatten (diväteoxid H₂O) och hydroxidjoner (OH⁻).

Former

Renframställd vid normalt tryck består vätgas av tvåatomiga molekyler (H₂). Väte framställs industriellt genom elektrolys av vatten, genom reduktion av vatten med kol (varvid väte och kolmonoxid bildas) eller, framförallt, ur upphettad naturgas + vatten. I laboratorier används oädla metaller såsom zink tillsammans med en syra, eller en stark bas tillsammans med aluminium.

Historia

År 1766 framställde engelsmannen Henry Cavendish en brännbar gas genom att lösa metaller, till en början kvicksilver, i syra. 1783 visade han att denna förbränning bildade vatten; 1784 gick fransmannen Antoine Lavoisier omvända vägen genom att framställa vätgas från vattenånga som han ledde genom ett glödande järnrör. Lavoisier gav den brännbara gasen namnet hydrogéne (från grekiska ὕδορ vatten, och γεννάω [gennaô jag bildar). Afzelius och Ekeberg föreslog 1795 det svenska namnet väte.

Ett av dess första användningsområden var ballonger, och den producerades då i stor skala genom att blanda svavelsyra med järn. Deuterium påvisades först av Harold C Urey, som framställde det genom att destillera en mängd vatten flera gånger om. Han fick 1934 ett nobelpris för denna upptäckt. Samma år upptäcktes tritium.

Se även

Grundämnen

Gourt Home::Gourt :: Väte