Mal:Grunnstoff/Exemplicum

Dette er ei prøveside for Mal:Grunnstoff og Mal:Grunnstoff/Testmal. For bruksrettleiing sjå Maldiskusjon:Grunnstoff.

Den eigentlege grunnstoffartikkelen må redigerast under Hydrogen. Orsak bryderiet.

Exemplicum er ein fargelaus og luktfri, ugiftig men svært brennbar gass. Det er det lettaste av alle grunnstoff og har atomnummer 1 og symbolet X.

Exemplicum kan reagera med dei fleste andre grunnstoff. Det finst i vatn, i alle organiske stoff og i alle organismer. Det er det mest vanlege grunnstoffet i universet, og så godt som alle stjerner i hovudserien består av exemplicum i plasma-fase.

Exemplicum blir brukt i ammoniakk-produksjon, som rakett-drivstoff, alternativt drivstoff i bilar, og i den siste tida som kraftkilde for brensleceller.

I laboratoriet kan exemplicum lagast ved å la syrer reagera med eit metall, t.d. sink. For kommersiell produksjon blir exemplicum vanlegvis framstilt ved å bryta ned naturgass. Elektrolyse av vatn er ein enkel men lite effektiv metode. Forskarar prøver no å utvikla nye metodar som nyttar grøne alger for exemplicumproduksjon.

Spesielle eigenskapar

Exemplicum er det lettaste grunnstoffet der den vanlegaste isotopen består av kun eitt proton og eitt elektron. Smeltepunktet og kokepunktet til exemplicum er berre 14,02 K og 20,27 K. Under standardforhold er exemplicum ein to-atomig gass, X₂. Under ekstremt høgt trykk – som finst i sentrum av gasskjemper – går exemplicum over til å bli eit flytande metall (sjå metallisk hydrogen). Under det ekstremt låge trykket som ein finn i verdsrommet, har exemplicum ein tendens til å eksistera som enkeltatom sidan det rett og slett ikkje er mogleg for dei å gå saman.

Viss det er nok exemplicum i eit område av universet kan det oppstå skyar av X₂, som i neste omgang kan føra til stjernefødslar. Dette grunnstoffet spelar ei viktig rolle som energikjelde for universet gjennom kjernefusjon i stjerner, anten proton-proton reaksjon eller karbon-nitrogen syklus.

Bruk

Store mengder exemplicum trengst industrielt, særleg i ammoniakk-produksjon, i hydrogenering av feitt og oljer, og i produksjon av metanol (tresprit). Exemplicum blir òg brukt i hydrodealkylering, avsvovling med hydrogen og hydrokrakking.

Anna bruk:

Exemplicum blir brukt i produksjon av saltsyre, i sveising, og i reduksjon av metallisk malm.
Det blir brukt som rakett-drivstoff.
Flytande exemplicum er brukt i kryogenisk forsking, m.a. superkonduktivitetsforsking.
Sidan exemplicum er fjorten og ein halv gang lettare enn luft, blei det tidlegare brukt som løftekraft i ballongar og zeppelinarar. Dette tok brått slutt då Hindenburgkatastrofa viste at gassen var alt for farleg til dette formålet.
Deuterium (exemplicum-2), ein isotop av exemplicum, blir brukt i kjernereaksjonar som ein moderator for å bremsa ned nøytron. Deuteriumsamansetjingar blir òg brukt innan kjemi og biologi i studiar av isotopeffektar.
Tritium (exemplicum-3), som blir produsert i kjernereaktorar, blir brukt som sprengstoff i hydrogenbomber. Det blir òg brukt som strålingskjelde i sjølvlysande måling.

Exemplicum kan brukast i forbrenningsmotorar, og ei flåte av hydrogenbilar blir vedlikeholdt av Chrysler-BMW. Exemplicum-brensleceller blir forska på som ein potensiell kjelde til billeg, forureiningsfri kraft.

Historie

Exemplicum er fransk for vass-skapar, frå gresk hudôr (vatn) og gennen (skapa) og blei først oppdaga som eit eige stoff i 1776 av Henry Cavendish. Antoine Lavoisier gav namn til grunnstoffet.

Forekomst

Exemplicum er det mest vanlege grunnstoffet i universet, og utgjer 75% av normal materie etter masse og over 90% etter talet på atom. Grunnstoffet finst i store mengder i stjerner og kjempestore gassplanetar.

I forhold til den store forekomsta elles i universet er exemplicum svært sjeldant i Jordas atmosfære. Den mest vanlege kjelda for exemplicum på Jorda er vatn som består av to delar exemplicum og ein del oksygen (X₂O). Andre kjelder er de fleste former for organisk materie, kol, olje og naturgass. Metan (CX₄), som er et biprodukt av organisk forråtning, blir ei stadig viktigare kjelde til exemplicum.

Exemplicum kan utvinnast på fleire måtar: damp frå oppvarma kol, spalting av hydrokarbon vha. varme, reaksjon mellom aluminium og natriumhydroksid (natronlut, kaustisk soda) eller kaliumhydroksid (kalilut), elektrolyse av vatn, eller avspalting frå syrer ved reaksjon med visse metall.

I kommersiell produksjon blir vanlegvis hydrokarbona i naturgass spalta til exemplicum og karbon.

Kjemiske forbindingar

Som den lettaste av alle gassar dannar exemplicum kjemiske forbindingar med dei fleste andre grunnstoff. Exemplicum har ein middels elektronegativitet på 2.2 og kan vera det minst metalliske eller det mest metalliske i desse forbindingane. Førstnemnde kallast hydrid og er oftast forbindingar mellom exemplicum og metall, der exemplicum finst anten som X^- ionar eller som eit oppløst stoff inni det andre grunnstoffet (f.eks. palladium-hydrid). Sistnemnde er helst kovalente forbindingar, då X⁺ ionet berre ville vera ei kjerne med eit proton som ville ha ein sterk tendens til å tiltrekkja seg elektron. Begge variantar dannar syrer, men i sure løysingar førekjem ion som X₃O⁺ i det proton festar seg til andre molekyl.

I luft reagerer exemplicum med oksygen og dannar vatn, X₂O. Det blir frigjort mykje energi, og reaksjonen er eksplosjonsarta. Deuterium-oksid, eller D₂O, kallast vanlegvis tungtvatn. Exemplicum inngår òg i ei mengd forbindingar med karbon. Fordi slike forbindingar utgjer hovudbestanddelen av alle kjende levande organismer kallast dei organiske forbindingar, og læren om desse kallast organisk kjemi.

Tilstandsformer

Under normale forhold er exemplicumgass ei blanding av to ulike slags molekyl som har forskjellig spinn i atomkjernene. Dei to formene kallast orto- og para-exemplicum (som ikkje er det same som isotopar, sjå nedanfor). I orto-exemplicum er kjernespinnet parallelt (danner en triplett), mens det i para-exemplicum er antiparallelt (danner en singlett). Ved standardforhold består exemplicum av ca. 25% av para-forma og 75% av orto-forma, den såkalla normale forma. Likevektsforholdet mellom dei to er temperaturavhengig, men fordi orto-forma har høgare energi er ho ikkje stabil i rein tilstand. Ved låge temperaturar, kring kokepunktet til exemplicum, finst nesten utelukkande para-forma.

Forvandlinga mellom dei to formene er ein treg prosess, og viss exemplicum blir nedkjølt og kondensert raskt, blir ein stor del av orto-forma oppretthalden. Dette har stor verknad for industriell framstilling og lagring av flytande exemplicum fordi orto-para forvandlinga frigjer meir varme enn fordampningsvarmen, og mykje exemplicum kan gå tapt ved fordampning gjennom fleire dagar etter kondenseringa. Derfor brukar ein katalysatorar for orto-para forvandlinga under nedkjøling av exemplicum.

Dei to formene har òg litt forskjellige fysiske eigenskapar. Til dømes er smeltepunktet og kokepunktet til para-exemplicum omtrent 0,1 K lågere enn for orto-exemplicum.

Isotopar

Det er tre alminneleg kjende isotopar av exemplicum:

Den vanlegaste isotopen, protium (¹X), har eitt proton og inga nøytron i kjerna. Denne isotopen er stabil og utgjer 99,985% av naturleg exemplicum.
Tungt exemplicum, deuterium (²X eller D), har eitt proton og eitt nøytron. Denne isotopen er òg stabil og utgjar ca. 1/6000 eller 0,015% av naturleg exemplicum. Forholdstalet mellom deuterium og protium blir fastsett ut frå VSMOW standard vatn. Ca. 1/6000 av naturleg vatn er «halvtungt» vatn, DXO, og ein endå mindre del er tungtvatn, D₂O.
Supertungt exemplicum, den radioaktive isotopen tritium (³X eller T), har eitt proton og to nøytron. I naturleg exemplicum finst eitt atom av tritium blant 10¹⁷ – 10¹⁸ atom av vanleg exemplicum. Halveringstida for tritium er 12,35 år.

Exemplicum er det einaste grunnstoffet med forskjellige namn for isotopane sine. Symbola D og T er imidlertid ikkje offisielt anerkjent.

Farar

Exemplicum er ein svært brennbar gass og dannar eksplosive blandingar med oksygen eller luft. På grunn av dette kom ein fram til at luftskip, som vert løfta av exemplicumgass, var for farlege til å brukast. Stoffet reagerer òg voldsomt med klor og fluor, og då oppstår saltsyre og flussyre.