Quando l' idrogeno si ossida, che cosa sta rimuovendo?
doc-7658
L' ossidazione dell' idrogeno rimuove il suo elettrone e dà H+, che non contiene elettroni e un nucleo che di solito è composto da un protone. Ecco perché H+ è spesso chiamato protone. Questa specie è al centro della discussione sugli acidi. Secondo la teoria Bronsted-Lowry, gli acidi sono donatori di protoni, mentre le basi sono accettatori di protoni.
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doc-7681
Ci sono più di 200 cicli termochimici che possono essere utilizzati per la spaccatura dell' acqua, circa una dozzina di questi cicli come il ciclo dell' ossido di ferro, ciclo dell' ossido di cerio (IV) ossido-cerio (III), ciclo dell' ossido di zinco-ossido, ciclo dello zinco-zinco-iodio, ciclo dello zolfo rame-clorinato e ciclo di zolfo ibrido sono in fase di ricerca e sperimentazione per produrre idrogeno e ossigeno da acqua e calore senza utilizzare l' elettricità. Diversi laboratori (tra cui Francia, Germania, Grecia, Giappone, Germania, Giappone e Stati Uniti) stanno sviluppando metodi termochimici per produrre idrogeno da energia solare e acqua.
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doc-17354
Circa un quarto di tutta la produzione di zinco negli Stati Uniti (2009) è consumata sotto forma di composti di zinco, una varietà dei quali viene utilizzata industrialmente. L' ossido di zinco è ampiamente utilizzato come pigmento bianco nelle vernici e come catalizzatore nella fabbricazione della gomma. Viene anche utilizzato anche come disperdente di calore per la gomma e agisce per proteggere i suoi polimeri dalle radiazioni ultraviolette (la stessa protezione UV è conferita alle materie plastiche contenenti ossido di zinco). Le proprietà semiconduttori dell' ossido di zinco lo rendono utile nei varistori e nei prodotti di fotocopiatura. Il ciclo zinco-ossido di zinco-zinco è un processo termochimico in due fasi a base di zinco e ossido di zinco per la produzione di idrogeno.
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doc-7864
Una quantità molto piccola di vapore acqueo all' interno di una lampadina può influenzare significativamente l' oscuramento della lampada. Il vapore acqueo si dissocia in idrogeno e ossigeno al filamento caldo. L' ossigeno attacca il metallo tungsteno, e le particelle di ossido di tungsteno risultanti viaggiano verso le parti più fredde della lampada. L' idrogeno da vapore acqueo riduce l' ossido, riformando il vapore acqueo e continuando questo ciclo dell' acqua. L' equivalente di una goccia d' acqua distribuita su 500.000 lampade aumenterà significativamente l' oscuramento. Piccole quantità di sostanze come lo zirconio sono posizionate all' interno della lampada come getter per reagire con l' ossigeno che può estinguere i componenti della lampada durante il funzionamento.
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doc-7677
Una lega di alluminio e gallio in forma di pellet aggiunta all' acqua può essere utilizzata per generare idrogeno. Il processo produce anche allumina, ma il costoso gallio, che impedisce la formazione di una pelle di ossido sui pellet, può essere riutilizzato. Ciò ha importanti implicazioni potenziali per un' economia dell' idrogeno, in quanto l' idrogeno può essere prodotto in loco e non deve essere trasportato.
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doc-14781
Le tecnologie di produzione dell' idrogeno sono state un importante settore di ricerca nel campo della chimica solare sin dagli anni' 70. Oltre all' elettrolisi guidata da celle fotovoltaiche o fotochimiche, sono stati esplorati anche diversi processi termochimici. Una di queste vie utilizza i concentratori per suddividere l' acqua in ossigeno e idrogeno ad alte temperature (2,300-2,600 °C o 4,200-4,700 °F). Un altro approccio sfrutta il calore dei concentratori solari per stimolare la rifondazione a vapore del gas naturale, aumentando così la resa complessiva di idrogeno rispetto ai metodi di reforming convenzionali. I cicli termochimici caratterizzati dalla decomposizione e rigenerazione dei reagenti rappresentano un' altra strada per la produzione di idrogeno. Il processo Solzinc in fase di sviluppo presso l' Istituto Weizmann utilizza un forno solare da 1 MW per decomporre l' ossido di zinco (ZnO) a temperature superiori a 1.200 °C (2.200 °F). Questa reazione iniziale produce zinco puro, che può essere poi reagito con acqua per produrre idrogeno.
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doc-7663
Nel 1671, Robert Boyle scoprì e descrisse la reazione tra limatura di ferro e acidi diluiti, che porta alla produzione di idrogeno gassoso. Nel 1766, Henry Cavendish fu il primo a riconoscere l' idrogeno gassoso come sostanza discreta, chiamando il gas da una reazione metallo-acido "aria infiammabile". Egli ipotizzò che l'"aria infiammabile" fosse infatti identica all' ipotetica sostanza chiamata "flogiston" e trovò nel 1781 che il gas produce acqua quando bruciato. Di solito gli viene dato credito per la sua scoperta come elemento. Nel 1783, Antoine Lavoisier diede all' elemento il nome di idrogeno (dal greco??? - idro che significa "acqua" e -???? geni che significa "creatore") quando lui e Laplace riprodussero il ritrovamento di Cavendish che l' acqua si produce quando l' idrogeno viene bruciato.
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doc-7653
Sebbene H2 non sia molto reattivo in condizioni standard, forma composti con la maggior parte degli elementi. L' idrogeno può formare composti con elementi più elettronegativi, come alogeni (ad esempio F, Cl, Br, I) o ossigeno; in questi composti l' idrogeno assume una carica parziale positiva. Quando legato a fluoro, ossigeno o azoto, l' idrogeno può partecipare in una forma di legame non covalente di media resistenza con altre molecole simili tra i loro idrogeni chiamato legame idrogeno, che è fondamentale per la stabilità di molte molecole biologiche. L' idrogeno forma anche composti con elementi meno elettronegativi, come metalli e metalloidi, nei quali assume una carica negativa parziale. Questi composti sono spesso noti come idruri.
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doc-7644
L' emergere universale dell' idrogeno atomico si è verificato per la prima volta durante l' epoca della ricombinazione. A temperatura e pressione standard, l' idrogeno è un gas diatomico incolore, inodore, insapore, non tossico, non metallico, altamente combustibile con formula molecolare H2. Poiché l' idrogeno forma facilmente composti covalenti con la maggior parte degli elementi non metallici, la maggior parte dell' idrogeno sulla Terra esiste in forma molecolare, ad esempio sotto forma di acqua o composti organici. L' idrogeno svolge un ruolo particolarmente importante nelle reazioni acido-base, in quanto molte reazioni acido-base comportano lo scambio di protoni tra molecole solubili. Nei composti ionici, l' idrogeno può assumere la forma di una carica negativa (cioè anione) quando è noto come idruro, o come specie a carica positiva (cioè catione) indicata dal simbolo H+. Il catione idrogeno è scritto come se fosse composto da un protone nudo, ma in realtà, i cationi di idrogeno nei composti ionici sono sempre specie più complesse di quanto ciò suggerirebbe. Come unico atomo neutro per il quale l' equazione di Schrödinger può essere risolta analiticamente, lo studio dell' energia e del legame dell' atomo di idrogeno ha svolto un ruolo chiave nello sviluppo della meccanica quantistica.
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doc-7645
L' idrogeno gassoso è stato prodotto artificialmente all' inizio del XVI secolo, attraverso la miscelazione dei metalli con gli acidi. Nel 1766-81, Henry Cavendish fu il primo a riconoscere che l' idrogeno gassoso era una sostanza discreta, e che produce acqua quando bruciava, una proprietà che in seguito gli diede il suo nome: in greco, idrogeno significa "acqua-formatore".
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doc-6462
Il colore in vetro può essere ottenuto con l' aggiunta di ioni caricati elettricamente (o centri di colore) distribuiti in modo omogeneo e con la precipitazione di particelle finemente disperse (come nei vetri fotocromatici). Il vetro soda-calce normale appare incolore a occhio nudo quando è sottile, anche se impurità di ossido di ferro (II) (FeO) fino a 0,1 wt% producono una tinta verde, che può essere visualizzato in pezzi spessi o con l' aiuto di strumenti scientifici. Ulteriori aggiunte di FeO e Cr2O3 possono essere utilizzate per la produzione di bottiglie verdi. Lo zolfo, insieme ai sali di carbonio e di ferro, è utilizzato per formare polisolfuri di ferro e produrre vetro ambrato che va dal giallastro al quasi nero. Una fusione di vetro può anche acquisire un colore ambra da un' atmosfera di combustione riducente. Il biossido di manganese può essere aggiunto in piccole quantità per rimuovere la tinta verde data dall' ossido di ferro (II). Quando viene utilizzato in vetri d' arte o in studio il vetro è colorato utilizzando ricette rigorosamente custodite che coinvolgono specifiche combinazioni di ossidi metallici, temperature di fusione e tempi di cottura. La maggior parte del vetro colorato utilizzato nel mercato dell' arte è prodotto in volume da venditori che servono questo mercato, anche se ci sono alcuni produttori di vetro con la capacità di fare il proprio colore da materie prime.
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doc-7676
L' elettrolisi dell' acqua è un metodo semplice per produrre idrogeno. L' acqua attraversa una corrente a bassa tensione e si forma ossigeno gassoso all' anodo mentre si forma idrogeno gassoso al catodo. Tipicamente il catodo è fatto di platino o di un altro metallo inerte quando produce idrogeno per lo stoccaggio. Tuttavia, se il gas deve essere bruciato in loco, è auspicabile l' uso di ossigeno per favorire la combustione e quindi entrambi gli elettrodi dovrebbero essere realizzati con metalli inerti. (Iron, per esempio, si ossiderebbe, e quindi diminuire la quantità di ossigeno rilasciato.) L' efficienza teorica massima (elettricità utilizzata rispetto al valore energetico dell' idrogeno prodotto) è compresa tra l' 80-94%. elettrolisi dell' acqua.
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