수소의 특성은 무엇입니까?
수소의 특성은 지구상의 자연 상태에서 무색의 무취 가스이며 가연성이 높다는 것을 포함합니다. 그것은 자연에 존재하는 것으로 알려진 가장 가벼운 요소로, 우주에서 모든 질량의 평균 75 %를 별, 행성 및 기타 항성 물체에서 차지합니다. 수소는 또한 지구상의 모든 생명체에 필수적이며, 무게와 생명체의 14 %를 차지합니다. 산소와 결합하여 물과 탄소를 생성하여 살아있는 구조와 대부분의 유기 분자의 기초가되는 분자를 생성하기 때문에 내장되어 있습니다.
가장 풍부한 형태의 수소는 원핵에 하나의 양성자가 있고 핵 주위에 하나의 전자가 궤도에있는 프로 테늄이지만 수소의 다른 두 동위 원소도 존재합니다. Protium은 모든 천연 수소의 99.985 %를 차지하고 중수소는 원자핵에 양성자와 중성자를 모두 가지고있는 또 다른 거의 0.015 %를 차지하며, 이는 질량의 두 배인 질량을 제공합니다. 삼중 수소는 수소의 세 번째 형태로, 그 특성상 매우 드물지만 인위적으로 생산할 수 있습니다. 불안정하고 반감기가 12.32 년인 방사성 붕괴를 나타냅니다. 원자핵에는 두 개의 중성자가 하나의 양성자를 가지고 있으며, 핵폭탄 에너지 생산 및 핵융합 연구뿐만 아니라 수율을 높이기 위해 수소 폭탄 무기에서 생산되고 사용되는 주요 화합물입니다.
궤도에 전자가 하나만있는 수소의 화학적 성질은 많은 다른 원소와 결합을 형성하는 반응성이 높은 원소가됩니다. 대기에서 자연 상태로 산소와 마찬가지로 수소의 다른 원자에 결합하여 H 2 를 형성합니다. H 2 분자는 또한 핵의 스핀에 따라 독특 할 수 있으며, H 2 분자는 동일한 방향으로 핵이 오르 소수 소라고하며, 반대쪽 스핀이 파라 수소라고 알려진 분자이다. 오르토 수소는 가스 형태의 정상 대기압 및 온도에서 H 2 의 가장 일반적인 형태이지만, 로켓 연료와 같이 액체 형태로 냉각 될 때 오르토 수소는 파라 수소로 바뀐다.
육지와 지구의 바다에서 수소의 물리적 성질과 그 풍부함은 사실상 무한한 연료 공급과 같은 중요한 연구 영역으로 만듭니다. 가솔린, 천연 가스 및 에탄올과 같은 모든 형태의 화석 기반 연료 및 알코올은 수소, 탄소 및 때로는 산소가 결합 된 탄화수소 사슬로 구성됩니다. 순수 연소를 청정 연소, 풍부한 연료 공급원으로 분리하는 것은 쉬운 일이지만, 화학 결합에서 수소를 분해하고 저장을 위해 냉각하는 데 필요한 힘은 종종 순수 수소 자체가 생성 할 수있는 것보다 더 많은 에너지를 소비합니다. 이러한 이유로, 수소의 특성은 가장 일반적인 용도가 다른 원소와의 화학 결합에서 발견되는 곳임을 의미합니다.
융합 에너지 생산에 대한 연구는 또한 중수소 및 삼중 수소 화합물의 화학적 특성에 의존한다. 모든 별들이 사용하는 수소의 성질은 강한 압력 하에서 수소 원자를 함께 융합시켜 빛과 열의 형태로 헬륨과 에너지를 방출합니다. 미국, 유럽 및 일본의 강력한 자기장, 관성 감금 레이저 또는 전기 펄스를 사용하는 연구 시설에서도 비슷한 압력이 발생하고 있습니다.
수소 원자의 융합이 발생함에 따라, 공정으로부터 초과 에너지의 20 %를 운반하는 헬륨 원자가 생성되고, 에너지의 80 %가 자유 중성자에 의해 운반된다. 이 중성자 에너지 또는 열은 유체에 의해 흡수되어 증기를 생성하고 터빈에 전력을 공급하여 전기를 생산합니다. 그러나이 공정은 2011 년 현재도 여전히 실험적인 상태로 남아있다. 이는 수소 원자를 연속적으로 융합시키고 212,000,000 ° 화씨 (100,000,000 ° 섭씨)의 핵융합 온도를 견딜 수있는 기계를 만들기 위해 유지해야하는 엄청난 압력 때문이다. ).