Mine sisu juurde

Divesinik: erinevus redaktsioonide vahel

Allikas: Vikipeedia
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
Alexbot (arutelu | kaastöö)
P robot lisas: it:Diidrogeno
 
(ei näidata 10 kasutaja 27 vahepealset redaktsiooni)
1. rida: 1. rida:
[[Pilt:Dihydrogen-2D-dimensions.png|pisi|Divesinik]]
'''Divesinik''' ehk '''molekulaarne vesinik''' ehk '''vesinik''' on [[lihtaine]], mille [[molekul]] koosneb kahest [[vesinik]]u[[aatom]]ist.
'''Divesinik''' ehk '''molekulaarne vesinik''' ehk '''vesinik''' on [[lihtaine]], mille [[molekul]] koosneb kahest [[vesinik]]u[[aatom]]ist.


[[Keemiline valem]] on H<sub>2</sub>. [[SMILES]]-i tähistus on [HH], [[InChI]] tähistus 1/H2/h1H. Tema [[CAS-number]] on 1333-74-0, [[EG-number]] on 215-605-7, [[PubChem]]i number on 783.
[[Keemiline valem]] on H<sub>2</sub>. [[SMILES]]-i tähistus on [HH], [[InChI]] tähistus 1/H2/h1H. Tema [[Chemical Abstracts Service'i number|CAS-i number]] on 1333-74-0, [[EG-number]] on 215-605-7, [[PubChem]]i number on 783.


Tavatingimustes on ta väga [[kergesti süttiv aine|kergesti süttiv]], [[värvitu aine|värvitu]], [[lõhnatu aine|lõhnatu]] ja [[maitsetu aine|maitsetu]] [[gaas]], '''gaasiline vesinik'''.
[[Tavatingimused|Tavatingimustes]] on ta väga [[kergesti süttiv aine|kergesti süttiv]], [[värvitu aine|värvitu]], [[lõhnatu aine|lõhnatu]] ja [[maitsetu aine|maitsetu]] [[gaas]], '''gaasiline vesinik'''.


[[Laboratoorium|Laboratoorselt]] saadakse teda [[metall]]ide (näiteks [[tsink|tsingi]] [[keemiline reaktsioon|reageerimisel]] [[hape]]tega, [[tööstus]]likult [[vesi|vee]] [[elektrolüüs]]i teel.
[[Laboratoorium|Laboratoorselt]] saadakse teda [[metall]]ide (näiteks [[tsink|tsingi]]) [[keemiline reaktsioon|reageerimisel]] [[hape]]tega, [[tööstus]]likult [[vesi|vee]] [[elektrolüüs]]i teel.


Eri viisidel toodetud vesinikku nimetatakse erinevalt. [[Maagaas]]ist toodetud vesinikku nimetatakse [[hall vesinik|halliks vesinikuks]] ja [[elektrokatalüüs]]iga veest toodetut [[roheline vesinik|roheliseks vesinikuks]]. Maagaasist vesiniku tootmisel eraldub aga [[süsinikdioksiid]]. Kui see protsessis kinni püütakse, siis nimetatakse nii toodetud vesinikku [[sinine vesinik|siniseks vesinikuks]].<ref>[https://novaator.err.ee/1608174679/teadlased-tombavad-eestit-vesinikuenergia-rongile "Teadlased tõmbavad Eestit vesinikuenergia rongile"] ERR Novaator, 12. aprill 2021</ref>
===Füüsikalised omadused===
[[Normaaltingimused|Tavatingimustel]] on ta [[värvitu aine|värvitu]], [[lõhnatu aine|lõhnatu]] ja [[maitsetu aine|maitsetu]] [[gaas]], väikseima [[molekulmass]]iga kõigist gaasidest.


Vesiniku kasutamist [[kütus]]ena uurib [[vesinikuenergeetika]]. Samuti leiab vesinik kasutamist [[keemiatööstus]]es.
[[Aatommass]] on 2,01589 [[aatommassiühik]]ut. [[Molaarmass]] on 2,01588 [[gramm mooli kohta|g/mol]].


== Füüsikalised omadused ==
[[Keemistemperatuur|Temperatuuril]] 20,268 [[kelvin|K]] (−252,882 °C) kondenseerub kahest prootiumiaatomist koosneva [[molekul]]iga '''diprootium''' (H<sub>2</sub>) [[vedelik]]uks, mis [[sulamistemperatuur|tahkub temperatuuril]] 14,025 [[kelvin|K]] (−259,125 °C).
[[Normaaltingimused|Tavatingimustel]] on ta [[värvitu aine|värvitu]], [[lõhnatu aine|lõhnatu]] ja [[maitsetu aine|maitsetu]] [[gaas]].


[[Molekulmass]] on 2,01589 [[aatommassiühik]]ut. See on Maal looduslikult levinud gaasidest kõige väiksem ehk vesinik on nende seas kõige kergem. [[Molaarmass]] on 2,01588 [[gramm mooli kohta|g/mol]].
Väga kõrge [[rõhk|rõhu]] all (näiteks vesinikust koosnevate suurte taevakehade tuumas) muutub divesinik metalliliseks [[vedelik]]uks ([[metalliline vesinik]]). Väga madala rõhu all (näiteks [[maailmaruum]]is) kipub vesinik esinema [[atomaarne vesinik|atomaarse vesinikuga]], sest vesinikuaatomite kohtumise [[tõenäosus]] on väike; niisugune ühinemine on tekitanud vesinikupilves, millest on alguse saanud [[täht (astronoomia)|tähed]].

[[Keemistemperatuur|Temperatuuril]] 20,268 [[kelvin|K]] (−252,882&nbsp;°C) kondenseerub kahest prootiumiaatomist koosneva [[molekul]]iga '''diprootium''' (H<sub>2</sub>) [[vedelik]]uks, mis [[sulamistemperatuur|tahkub temperatuuril]] 14,025 [[kelvin|K]] (−259,125&nbsp;°C).

Väga kõrge [[rõhk|rõhu]] all (näiteks vesinikust koosnevate suurte taevakehade tuumas) muutub divesinik metalliliseks [[vedelik]]uks ([[metalliline vesinik]]). Väga madala rõhu all (näiteks [[maailmaruum]]is) kipub vesinik esinema [[atomaarne vesinik|atomaarse vesinikuna]], sest vesinikuaatomite kohtumise [[tõenäosus]] on väike; niisugune ühinemine on tekitanud vesinikupilved, millest on alguse saanud [[täht (astronoomia)|tähed]].


[[Aurustumissoojus]] on 0,891 kJ/mol, [[sulamissoojus]] 0,117 kJ/mol. [[Erisoojusmahtuvus]] on 14304 J/(kg · K). [[Soojusjuhtivus]] on 0,1815 W/(m · K).
[[Aurustumissoojus]] on 0,891 kJ/mol, [[sulamissoojus]] 0,117 kJ/mol. [[Erisoojusmahtuvus]] on 14304 J/(kg · K). [[Soojusjuhtivus]] on 0,1815 W/(m · K).


[[Tihedus]] on 0,0899 kg · m<sup>−3</sup> (273 [[kelvin|K]] juures).
[[Tihedus]] on 0,0899&nbsp;kg · m<sup>−3</sup> (273 [[kelvin|K]] juures).


[[Molaarruumala]] on 22,42 · 10<sup>−3</sup> m<sup>3</sup>/mol.
[[Molaarruumala]] on 22,42 · 10<sup>−3</sup> m<sup>3</sup>/mol.


[[Aururõhk]] on 209 · 103 [[paskal|Pa]] (23 K juures).
[[Aururõhk]] on 209 · 103 [[paskal|Pa]] (23 K juures).


Divesinik on [[diamagnetik]] [[magnetiline vastuvõtlikkus|magnetilise vastuvõtlikkusega]] 8 · 10<sup>−9</sup>. [[Elektrijuhtivus]] on 0 S/m.
Divesinik on [[diamagnetik]] [[magnetiline vastuvõtlikkus|magnetilise vastuvõtlikkusega]] 8 · 10<sup>−9</sup>. [[Elektrijuhtivus]] on 0 S/m.


[[Helikiirus]] divesinikus on 1314 m/s (298,15 K juures).
[[Helikiirus]] divesinikus on 1314&nbsp;m/s (298,15 K juures).


Aatomite vaheline kaugus on 74,14 [[pikomeeter|pikomeetrit]].
Aatomite vaheline kaugus on 74,14 [[pikomeeter|pikomeetrit]].


Vesiniku molekuli [[energiatase]]med olenevad sellest, kas [[aatomituum|tuum]]ade [[spinn]]id on samasuunalised või erisuunalised. Erineva [[spinn|spinnide]] jaotusega olekute vaheline üleminek on aeglane.
Vesiniku molekuli [[energiatase]]med olenevad sellest, kas [[aatomituum|tuum]]ade [[spinn]]id on samasuunalised või erisuunalised. Erineva [[spinn]]ide jaotusega olekute vaheline üleminek on aeglane.


===Keemilised omadused===
== Keemilised omadused ==
[[Pilt:19. Експлозија на смеса од водород и воздух.webm|pisi|300px|Video. Kooniline anum on täidetud gaasilise vesinikuga, mis antud katses süüdatakse. Koonuse alumises osas asuvast avausest hakkab sisenema õhku, mis vesinikuga seguneb. Lähenemisel kriitilisele kontsentratsioonile muutub põlemine järjest ebastabiilsemaks ja gaaside segu võnkumine anumas kutsub esile langeva sagedusega heli. Kui vesiniku ja õhu omavahelise suhe muutub selleks sobivaks, siis leiab aset plahvatus]]
Kuumutamisel [[keemiline reaktsioon|reageerib]] vesinik paljude [[keemiline aine|aine]]tega. Reaktsioon [[hapnik]]uga [[eksotermiline reaktsioon|eraldab soojust]], mistõttu vesinik [[õhk|õhus]] või [[hapnik]]us [[põlemine|põleb]] ja ta [[segu]]d hapnikuga või õhuga süütamisel [[plahvatus|plahvatavad]]. Ta on [[kergesti süttiv aine]].

Kuumutamisel [[keemiline reaktsioon|reageerib]] vesinik paljude [[keemiline aine|aine]]tega. Reaktsioon [[dihapnik]]uga [[eksotermiline reaktsioon|eraldab soojust]], mistõttu vesinik [[õhk|õhus]] või [[dihapnik]]us [[põlemine|põleb]] ja ta [[segu]]d hapnikuga või õhuga süütamisel [[plahvatus|plahvatavad]]. Ta on [[kergesti süttiv aine]].


==Esinemine looduses==
==Esinemine looduses==
Vaba vesinik ([[divesinik]]) on Maal suhteliselt vähe levinud. Et ta on väga väikese [[tihedus]]ega, on teda Maa [[atmosfäär]]i alumises osas vaid umbes 0,000005 [[mahuprotsent]]i<ref>Riedel, Janiak, lk 378</ref>. Kõrguse kasvades vesinikusisaldus kasvab. 100 km kõrgusel on väga hõre atmosfäär, mis koosneb peaaegu ainult divesinikust.<ref>Holleman, Wiberg, Wiberg 1995, lk 249</ref>
Vaba vesinik (divesinik) on Maal suhteliselt vähe levinud. Et ta on väga väikese [[tihedus]]ega, on teda Maa [[atmosfäär]]i alumises osas vaid umbes 0,000005 [[mahuprotsent]]i<ref>Riedel, Janiak, lk 378</ref>. Kõrguse kasvades vesinikusisaldus kasvab. 100&nbsp;km kõrgusel on väga hõre atmosfäär, mis koosneb peaaegu ainult divesinikust.<ref>Holleman, Wiberg, Wiberg 1995, lk 249</ref>

Väljaspool Päikesesüsteemi esineb divesinik hiiglaslikes gaasipilvedes, nimelt [[H-I-ala]]del, kus ta on ioniseerimata. Need alad kiirgavad sagedusega umbes 1420&nbsp;[[megaherts|MHz]], mis vastab [[HI-joon|21 cm joon]]ele. See kiirgus tuleneb [[koguspinni üleminek]]utest. Selle kiirguse järgi leitakse ja uuritakse vesiniku esinemist Universumis.


==Saamine==
==Saamine==
Divesinikku saadakse põhiliselt [[vesi|veest]] ja [[süsivesinikud|süsivesinikest]].
Divesinikku saadakse põhiliselt [[vesi|veest]] ja [[süsivesinikud|süsivesinikest]].


Tugevalt elektropositiivsed [[metall]]id [[keemiline reaktsioon|reageerimisel]] veega tekivad vesinik ja [[metallhüdroksiid]]i [[lahus]]:
Tugevalt [[elektropositiivsus|elektropositiivsete]] [[metall]]ide [[keemiline reaktsioon|reageerimisel]] veega tekivad divesinik ja [[metallhüdroksiid]]i [[lahus]]:


: 2Na + 2H<sub>2</sub>O —> H<sub>2</sub> + 2Na<sup>+</sup> + 2OH<sup>–</sup>
: 2Na + 2H<sub>2</sub>O H<sub>2</sub> + 2Na<sup>+</sup> + 2OH<sup>–</sup>
: Ca + 2H<sub>2</sub>O —> H<sub>2</sub> + Ca<sup>2+</sup> + 2OH<sup>–</sup><ref>Riedel, Janiak, lk 379</ref>
: Ca + 2H<sub>2</sub>O H<sub>2</sub> + Ca<sup>2+</sup> + 2OH<sup>–</sup><ref>Riedel, Janiak, lk 379</ref>

==Uurimislugu==
Aastal 1671 avastas [[Robert Boyle]] [[keemiline reaktsioon|reaktsiooni]] [[raud|raua]] [[viilipuru]] ja [[happelahus]]te vahel, mille [[saadus]] on divesinik, ja kirjeldas seda<ref>R. Boyle. ''Tracts written by the Honourable Robert Boyle containing new experiments, touching the relation betwixt flame and air, and about explosions, an hydrostatical discourse occasion'd by some objections of Dr. Henry More against some explications of new experiments made by the author of these tracts: To which is annex't, an hydrostatical letter, dilucidating an experiment about a way of weighing water in water, new experiments, of the positive or relative levity of bodies under water, of the air's spring on bodies under water, about the differing pressure of heavy solids and fluids'', printed for Richard Davis, 1672, lk 64–65. [https://quod.lib.umich.edu/e/eebo2/A29057.0001.001?rgn=main;view=fulltext Veebis.]</ref><ref>M. Winter. [https://web.archive.org/web/20080410102154/http://education.jlab.org/itselemental/ele001.html Hydrogen.], 2007.</ref>: "Olles hankinud soolavaimu [vesinikkloriidhappe], mis oli ebahariliku valmistamisviisi teel tehtud teravaks ja läbitungivaks, panime kolbi, mis mahutab kolm või neli untsi vett, sobiva koguse raua viilipuru, mis ei olnud niisugune, nagu tavaliselt müüakse poodides farmatseutidele ja apteekritele, (sest see ei ole harilikult piisavalt roostevaba) vaid niisuguse, mille ma mõne aja eest olin pannud meelega pudenema hea terase tükilt. Pärast niisutamist kolvis vähese vedelikuga niisutati seda hiljem suurema koguse vedelikuga; seepeale läks segu väga kuumaks ja paiskas välja rikkalikult haisvat suitsu; seda, kas see koosnes täielikult lenduvast Marsi väävlist [rauast?] või väävliloomusest osasaavatest metalliaurudest ning ühines vedeliku soolaaurudega, ei ole siin tarvis arutada. Aga kust see haisev suits ka ei pärinenud, see oli nii süttiv, et süüdatud küünla lähendamisel sellele olla piisavalt valmis tuld võtma ning mõnda aega põlema kolvisuu juures sinaka ja pisut roheka leegiga; ja seda mitte vähese valgusega, küll aga suurema jõuga, kui kergesti oleks võinud kahtlustega." Sõna "väävliloomus" (''sulfureous'') võib olla mõnevõrra eksitav, eriti kuna Boyle tegi sarnase katse raua ja väävelhappega<ref>Z. A. Szydło. Hydrogen - Some Historical Highlights. – ''Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology'', 2020, kd 25, nr 1–2, lk 5–34. [https://sciendo.com/article/10.2478/cdem-2020-0001 Veebis.]</ref>. Ent tõenäoliselt tähendab see sõna siin 'süttiv'<ref>W. Ramsay. ''The gases of the atmosphere: The history of their discovery'', 1896, lk 19. [https://www.gutenberg.org/files/52778/52778-h/52778-h.htm Veebis.]</ref>.

Aastal [[1766]] tunnistas [[Henry Cavendish]] esimesena gaasilise vesiniku eraldi aineks ning pani sellele metalli ja happe reaktsiooni järgi nimeks "''kergesti süttiv õhk'''" (''inflammable air''). Ta oletas, et see kergesti süttiv õhk on [[flogiston]]<ref>A. Musgrave. Why did oxygen supplant phlogiston? Research programmes in the Chemical Revolution. – C. Howson. ''Method and appraisal in the physical sciences'', seeria ''The Critical Background to Modern Science, 1800–1905'', Cambridge University Press 1976, ISBN 978-0-521-21110-9. [https://archive.org/details/methodappraisali0000unse/page/n9/mode/2up Veebis.]</ref><ref name="cav766">Henry Cavendish. Three Papers, Containing Experiments on Factitious Air, by the Hon. Henry Cavendish, F. R. S. – ''Philosophical Transactions'', 12 mai 1766, kd 56, lk 141–184. [https://royalsocietypublishing.org/doi/pdf/10.1098/rstl.1766.0019 Veebis.]</ref>. Aastal 1781 avastas, ta et see gaas tekitab põlemisel vee.

Divesiniku avastas inglise keemik ja füüsik [[Henry Cavendish]] aastal [[1766]], kui ta tegi katseid [[metall]]ide ([[raud]], [[tsink]] ja [[tina]]) ning [[hape]]tega. Cavendish nimetas sealjuures tekkinud gaasi tema põlevuse tõttu '''kergesti süttivaks õhuks''' (''inflammable air''). Ta uuris seda gaasi põhjalikult ning avaldas oma tulemused.<ref>Ernst F. Schwenk. ''Sternstunden der frühen Chemie'', Verlag C. H. Beck, 1998, ISBN 3-406-45601-4.</ref>

Täpsemalt analüüsis kergesti süttivat õhku aga alles [[Antoine Laurent de Lavoisier]], kes tegi kindlaks, et selle gaasi [[põlemine|põlemisel]] tekib vesi, ning andis kergesti süttivale õhule seetõttu nimeks ''hydrogène'' (ladina ''hydrogenium'' 'vett tekitav aine'). Cavendish oli [[Joseph Priestley]] tähelepanekule toetudes juba kindlaks teinud, et vesiniku põlemisel tekib vesi (avaldatud alles 1784)<ref>Martin Carrier. Cavendishs Version der Phlogistonchemie oder: Über den empirischen Erfolg unzutreffender theoretischer Ansätze. – J. Mittelstraß. ''Chemie und Geisteswissenschaften'', Akademie Verlag, Berlin 1992, lk 35–52, [https://pub.uni-bielefeld.de/publication/1777463 (online)]</ref>. Lavoisier sai Cavendishi [[eksperiment]]idest teada, kui ta 1783. aastal külastas Cavendishi assistenti [[Charles Blagden]]it. Cavendish oli [[flogiston]]iteooria pooldaja ning vesinik oli tema silmis üks selle hüpoteetilise aine kandidaate. Lavoisier aga näitas oma tähelepanu äratanud katsetega, et see gaas moodustab omaette elemendi, mis on tol ajal sageli veel [[neli elementi|nelja elemendi]] teooria järgi elemendiks peetud vee koostisosa. Lavoisier tegi kvantitatiivseid katseid, tuginedes oma [[massi jäävuse seadus]]ele. Ta juhtis [[veeaur]]u [[suletud süsteem (füüsika)|suletud süsteem]]is üle hõõguvate raualaastude ning laskis tekkinud gaasidel teises kohas [[kondensatsioon|kondenseeruda]]. Ta tegi kindlaks, et kondenseerunud vee [[mass]] oli pisut väiksem kui algse gaasi mass. See-eest oli tekkinud gaas, mille mass koos [[oksüdatsioon|oksüdeerunud]] raua massi juurdekasvuga vastas "kaduma läinud" veekoguse massile.
[[Pilt:Cavendish Henry signature.jpg|pisi|Vesiniku avastaja [[Henry Cavendish]]]]
[[Pilt:Lavoisier.jpg|pisi|[[Antoine Laurent de Lavoisier]], kes pani vesinikule praeguse nime]]
Lavoisier jätkas tekkinud gaasi uurimist ning tegi [[paukgaasiproov]]i all tuntud katse, mille käigus gaas põles ära. Selle pärast nimetas ta gaasi algul süttivaks õhuks (''air inflammable''). Kui hilisemates katsetes ilmnes, et sellest gaasist on võimalik saada vett, panigi ta sellele nimeks "vesinik" (''hydrogène'').


==Allikad==
==Allikad==
54. rida: 75. rida:
{{viited|2}}
{{viited|2}}


{{Kaheaatomilised lihtained}}
[[Kategooria:Lihtained]]


[[Kategooria:Lihtained]]
[[es:Dihidrógeno]]
[[fr:Dihydrogène]]
[[it:Diidrogeno]]
[[nl:Diwaterstof]]
[[pl:Wodór cząsteczkowy]]
[[pt:Gás hidrogênio]]

Viimane redaktsioon: 7. märts 2024, kell 09:25

Divesinik

Divesinik ehk molekulaarne vesinik ehk vesinik on lihtaine, mille molekul koosneb kahest vesinikuaatomist.

Keemiline valem on H2. SMILES-i tähistus on [HH], InChI tähistus 1/H2/h1H. Tema CAS-i number on 1333-74-0, EG-number on 215-605-7, PubChemi number on 783.

Tavatingimustes on ta väga kergesti süttiv, värvitu, lõhnatu ja maitsetu gaas, gaasiline vesinik.

Laboratoorselt saadakse teda metallide (näiteks tsingi) reageerimisel hapetega, tööstuslikult vee elektrolüüsi teel.

Eri viisidel toodetud vesinikku nimetatakse erinevalt. Maagaasist toodetud vesinikku nimetatakse halliks vesinikuks ja elektrokatalüüsiga veest toodetut roheliseks vesinikuks. Maagaasist vesiniku tootmisel eraldub aga süsinikdioksiid. Kui see protsessis kinni püütakse, siis nimetatakse nii toodetud vesinikku siniseks vesinikuks.[1]

Vesiniku kasutamist kütusena uurib vesinikuenergeetika. Samuti leiab vesinik kasutamist keemiatööstuses.

Füüsikalised omadused

[muuda | muuda lähteteksti]

Tavatingimustel on ta värvitu, lõhnatu ja maitsetu gaas.

Molekulmass on 2,01589 aatommassiühikut. See on Maal looduslikult levinud gaasidest kõige väiksem ehk vesinik on nende seas kõige kergem. Molaarmass on 2,01588 g/mol.

Temperatuuril 20,268 K (−252,882 °C) kondenseerub kahest prootiumiaatomist koosneva molekuliga diprootium (H2) vedelikuks, mis tahkub temperatuuril 14,025 K (−259,125 °C).

Väga kõrge rõhu all (näiteks vesinikust koosnevate suurte taevakehade tuumas) muutub divesinik metalliliseks vedelikuks (metalliline vesinik). Väga madala rõhu all (näiteks maailmaruumis) kipub vesinik esinema atomaarse vesinikuna, sest vesinikuaatomite kohtumise tõenäosus on väike; niisugune ühinemine on tekitanud vesinikupilved, millest on alguse saanud tähed.

Aurustumissoojus on 0,891 kJ/mol, sulamissoojus 0,117 kJ/mol. Erisoojusmahtuvus on 14304 J/(kg · K). Soojusjuhtivus on 0,1815 W/(m · K).

Tihedus on 0,0899 kg · m−3 (273 K juures).

Molaarruumala on 22,42 · 10−3 m3/mol.

Aururõhk on 209 · 103 Pa (23 K juures).

Divesinik on diamagnetik magnetilise vastuvõtlikkusega 8 · 10−9. Elektrijuhtivus on 0 S/m.

Helikiirus divesinikus on 1314 m/s (298,15 K juures).

Aatomite vaheline kaugus on 74,14 pikomeetrit.

Vesiniku molekuli energiatasemed olenevad sellest, kas tuumade spinnid on samasuunalised või erisuunalised. Erineva spinnide jaotusega olekute vaheline üleminek on aeglane.

Keemilised omadused

[muuda | muuda lähteteksti]
Video. Kooniline anum on täidetud gaasilise vesinikuga, mis antud katses süüdatakse. Koonuse alumises osas asuvast avausest hakkab sisenema õhku, mis vesinikuga seguneb. Lähenemisel kriitilisele kontsentratsioonile muutub põlemine järjest ebastabiilsemaks ja gaaside segu võnkumine anumas kutsub esile langeva sagedusega heli. Kui vesiniku ja õhu omavahelise suhe muutub selleks sobivaks, siis leiab aset plahvatus

Kuumutamisel reageerib vesinik paljude ainetega. Reaktsioon dihapnikuga eraldab soojust, mistõttu vesinik õhus või dihapnikus põleb ja ta segud hapnikuga või õhuga süütamisel plahvatavad. Ta on kergesti süttiv aine.

Esinemine looduses

[muuda | muuda lähteteksti]

Vaba vesinik (divesinik) on Maal suhteliselt vähe levinud. Et ta on väga väikese tihedusega, on teda Maa atmosfääri alumises osas vaid umbes 0,000005 mahuprotsenti[2]. Kõrguse kasvades vesinikusisaldus kasvab. 100 km kõrgusel on väga hõre atmosfäär, mis koosneb peaaegu ainult divesinikust.[3]

Väljaspool Päikesesüsteemi esineb divesinik hiiglaslikes gaasipilvedes, nimelt H-I-aladel, kus ta on ioniseerimata. Need alad kiirgavad sagedusega umbes 1420 MHz, mis vastab 21 cm joonele. See kiirgus tuleneb koguspinni üleminekutest. Selle kiirguse järgi leitakse ja uuritakse vesiniku esinemist Universumis.

Divesinikku saadakse põhiliselt veest ja süsivesinikest.

Tugevalt elektropositiivsete metallide reageerimisel veega tekivad divesinik ja metallhüdroksiidi lahus:

2Na + 2H2O → H2 + 2Na+ + 2OH
Ca + 2H2O → H2 + Ca2+ + 2OH[4]

Uurimislugu

[muuda | muuda lähteteksti]

Aastal 1671 avastas Robert Boyle reaktsiooni raua viilipuru ja happelahuste vahel, mille saadus on divesinik, ja kirjeldas seda[5][6]: "Olles hankinud soolavaimu [vesinikkloriidhappe], mis oli ebahariliku valmistamisviisi teel tehtud teravaks ja läbitungivaks, panime kolbi, mis mahutab kolm või neli untsi vett, sobiva koguse raua viilipuru, mis ei olnud niisugune, nagu tavaliselt müüakse poodides farmatseutidele ja apteekritele, (sest see ei ole harilikult piisavalt roostevaba) vaid niisuguse, mille ma mõne aja eest olin pannud meelega pudenema hea terase tükilt. Pärast niisutamist kolvis vähese vedelikuga niisutati seda hiljem suurema koguse vedelikuga; seepeale läks segu väga kuumaks ja paiskas välja rikkalikult haisvat suitsu; seda, kas see koosnes täielikult lenduvast Marsi väävlist [rauast?] või väävliloomusest osasaavatest metalliaurudest ning ühines vedeliku soolaaurudega, ei ole siin tarvis arutada. Aga kust see haisev suits ka ei pärinenud, see oli nii süttiv, et süüdatud küünla lähendamisel sellele olla piisavalt valmis tuld võtma ning mõnda aega põlema kolvisuu juures sinaka ja pisut roheka leegiga; ja seda mitte vähese valgusega, küll aga suurema jõuga, kui kergesti oleks võinud kahtlustega." Sõna "väävliloomus" (sulfureous) võib olla mõnevõrra eksitav, eriti kuna Boyle tegi sarnase katse raua ja väävelhappega[7]. Ent tõenäoliselt tähendab see sõna siin 'süttiv'[8].

Aastal 1766 tunnistas Henry Cavendish esimesena gaasilise vesiniku eraldi aineks ning pani sellele metalli ja happe reaktsiooni järgi nimeks "kergesti süttiv õhk'" (inflammable air). Ta oletas, et see kergesti süttiv õhk on flogiston[9][10]. Aastal 1781 avastas, ta et see gaas tekitab põlemisel vee.

Divesiniku avastas inglise keemik ja füüsik Henry Cavendish aastal 1766, kui ta tegi katseid metallide (raud, tsink ja tina) ning hapetega. Cavendish nimetas sealjuures tekkinud gaasi tema põlevuse tõttu kergesti süttivaks õhuks (inflammable air). Ta uuris seda gaasi põhjalikult ning avaldas oma tulemused.[11]

Täpsemalt analüüsis kergesti süttivat õhku aga alles Antoine Laurent de Lavoisier, kes tegi kindlaks, et selle gaasi põlemisel tekib vesi, ning andis kergesti süttivale õhule seetõttu nimeks hydrogène (ladina hydrogenium 'vett tekitav aine'). Cavendish oli Joseph Priestley tähelepanekule toetudes juba kindlaks teinud, et vesiniku põlemisel tekib vesi (avaldatud alles 1784)[12]. Lavoisier sai Cavendishi eksperimentidest teada, kui ta 1783. aastal külastas Cavendishi assistenti Charles Blagdenit. Cavendish oli flogistoniteooria pooldaja ning vesinik oli tema silmis üks selle hüpoteetilise aine kandidaate. Lavoisier aga näitas oma tähelepanu äratanud katsetega, et see gaas moodustab omaette elemendi, mis on tol ajal sageli veel nelja elemendi teooria järgi elemendiks peetud vee koostisosa. Lavoisier tegi kvantitatiivseid katseid, tuginedes oma massi jäävuse seadusele. Ta juhtis veeauru suletud süsteemis üle hõõguvate raualaastude ning laskis tekkinud gaasidel teises kohas kondenseeruda. Ta tegi kindlaks, et kondenseerunud vee mass oli pisut väiksem kui algse gaasi mass. See-eest oli tekkinud gaas, mille mass koos oksüdeerunud raua massi juurdekasvuga vastas "kaduma läinud" veekoguse massile.

Vesiniku avastaja Henry Cavendish
Antoine Laurent de Lavoisier, kes pani vesinikule praeguse nime

Lavoisier jätkas tekkinud gaasi uurimist ning tegi paukgaasiproovi all tuntud katse, mille käigus gaas põles ära. Selle pärast nimetas ta gaasi algul süttivaks õhuks (air inflammable). Kui hilisemates katsetes ilmnes, et sellest gaasist on võimalik saada vett, panigi ta sellele nimeks "vesinik" (hydrogène).

  1. "Teadlased tõmbavad Eestit vesinikuenergia rongile" ERR Novaator, 12. aprill 2021
  2. Riedel, Janiak, lk 378
  3. Holleman, Wiberg, Wiberg 1995, lk 249
  4. Riedel, Janiak, lk 379
  5. R. Boyle. Tracts written by the Honourable Robert Boyle containing new experiments, touching the relation betwixt flame and air, and about explosions, an hydrostatical discourse occasion'd by some objections of Dr. Henry More against some explications of new experiments made by the author of these tracts: To which is annex't, an hydrostatical letter, dilucidating an experiment about a way of weighing water in water, new experiments, of the positive or relative levity of bodies under water, of the air's spring on bodies under water, about the differing pressure of heavy solids and fluids, printed for Richard Davis, 1672, lk 64–65. Veebis.
  6. M. Winter. Hydrogen., 2007.
  7. Z. A. Szydło. Hydrogen - Some Historical Highlights. – Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology, 2020, kd 25, nr 1–2, lk 5–34. Veebis.
  8. W. Ramsay. The gases of the atmosphere: The history of their discovery, 1896, lk 19. Veebis.
  9. A. Musgrave. Why did oxygen supplant phlogiston? Research programmes in the Chemical Revolution. – C. Howson. Method and appraisal in the physical sciences, seeria The Critical Background to Modern Science, 1800–1905, Cambridge University Press 1976, ISBN 978-0-521-21110-9. Veebis.
  10. Henry Cavendish. Three Papers, Containing Experiments on Factitious Air, by the Hon. Henry Cavendish, F. R. S. – Philosophical Transactions, 12 mai 1766, kd 56, lk 141–184. Veebis.
  11. Ernst F. Schwenk. Sternstunden der frühen Chemie, Verlag C. H. Beck, 1998, ISBN 3-406-45601-4.
  12. Martin Carrier. Cavendishs Version der Phlogistonchemie oder: Über den empirischen Erfolg unzutreffender theoretischer Ansätze. – J. Mittelstraß. Chemie und Geisteswissenschaften, Akademie Verlag, Berlin 1992, lk 35–52, (online)