Waterstof is een standaardtemperatuur- en drukgas (STP). Het wordt vloeibaar bij -252,87°C en een druk van 1 atmosfeer, en stolt bij een temperatuur van -259,14°C en een druk van 1 atmosfeer.
Nou, dat was maar een simpel antwoord. Maar er zijn nog een paar dingen die u over dit onderwerp moet weten, waardoor uw concept heel duidelijk wordt.
Dus laten we er meteen mee aan de slag gaan.
Belangrijkste punten: is waterstof een vaste stof, een vloeistof of een gas?
- Waterstof is een gas bij standaard temperatuur en druk, maar kan onder bepaalde temperatuur- en drukomstandigheden in vloeibare en vaste vorm voorkomen.
- Waterstof bestaat als een gas bij kamertemperatuur omdat het een laag kookpunt en een laag molecuulgewicht heeft.
- Gasvormige, vloeibare en vaste waterstof hebben verschillende fysische eigenschappen en gedrag als gevolg van verschillen in de moleculaire rangschikking en energie van de waterstofmoleculen .
- Vaste waterstof vertoont unieke kwantummechanische eigenschappen vanwege de lage massa en eenvoudige moleculaire structuur, maar de creatie en het onderhoud ervan vereisen extreem lage temperaturen en hoge drukken.
Waarom bestaat waterstof in gasvorm bij kamertemperatuur?
Waterstof bestaat als een gas bij kamertemperatuur omdat het een laag kookpunt en een laag molecuulgewicht heeft.
Het kookpunt van waterstof is -252,87°C (-423,17°F), wat extreem laag is in vergelijking met andere elementen, zoals zuurstof en stikstof, die bij kamertemperatuur onder de vorm van een gas voorkomen, maar veel hogere kookpunten hebben (-183). °C). en -196°C, respectievelijk).
Dit betekent dat waterstof heel weinig energie nodig heeft om van vloeistof in gas te veranderen, waardoor het bij kamertemperatuur als gas kan bestaan.
Bovendien heeft waterstof (H2) een zeer laag molecuulgewicht (2 atomaire massa-eenheden), wat betekent dat de intermoleculaire krachten tussen waterstofmoleculen erg zwak zijn.
Als gevolg hiervan hebben waterstofmoleculen niet de neiging om samen te klonteren en bij kamertemperatuur een vloeistof te vormen, maar blijven het eerder individuele gasmoleculen die vrij en snel door de lucht bewegen.
Over het geheel genomen zorgt de combinatie van een laag kookpunt en een laag molecuulgewicht ervoor dat waterstof bij kamertemperatuur als gas kan bestaan.
Ja, waterstof kan onder bepaalde temperatuur- en drukomstandigheden in vloeibare en vaste toestand voorkomen.
Bij standaarddruk bestaat waterstof alleen als gas bij temperaturen boven het kookpunt van -252,87°C (-423,17°F).
Als waterstof echter aan zeer hoge drukken wordt blootgesteld, kan het bij temperaturen onder het kookpunt tot een vloeibare toestand worden gecomprimeerd. Deze vloeibare waterstof wordt vanwege de hoge energie-inhoud gebruikt als raketbrandstof.
Bovendien kan waterstof ook in vaste toestand voorkomen bij extreem lage temperaturen en drukken.
Vaste waterstof kan in twee vormen voorkomen: orthowaterstof en parawaterstof, die verschillende fysische eigenschappen hebben. De overgang van vloeibare naar vaste waterstof vindt plaats bij een temperatuur van ongeveer -259°C (-434°F) onder atmosferische druk.
Het creëren en in stand houden van deze extreme omstandigheden, die beide nodig zijn voor het observeren van waterstof in vloeibare en vaste toestand, is echter een uitdaging en vereist gespecialiseerde apparatuur.
Gasvormige waterstof, vaste waterstof en vloeibare waterstof verschillen in hun fysische eigenschappen en gedrag.
In zijn gasvormige toestand bestaat waterstof als individuele moleculen die vrij en snel door de lucht bewegen.
Waterstofgas is zeer licht en heeft een lage dichtheid, waardoor het zeer samendrukbaar is en moeilijk in grote hoeveelheden kan worden opgeslagen. Het is echter ook zeer responsief en heeft een breed scala aan toepassingen, onder meer in brandstofcellen en verbrandingsmotoren.
In vloeibare toestand bevinden waterstofmoleculen zich veel dichter bij elkaar en bewegen ze langzamer dan in gasvormige toestand.
Vloeibare waterstof heeft een dichtheid die slechts iets hoger is dan gasvormige waterstof, maar heeft een veel grotere energiedichtheid en kan in tanks worden opgeslagen.
Vloeibare waterstof wordt gebruikt als raketbrandstof en in andere toepassingen die een hoge energiedichtheid vereisen, zoals in sommige brandstofcelsystemen.
In de vaste toestand zijn waterstofmoleculen gerangschikt in een kristalrooster en vertonen ze fysische eigenschappen die heel anders zijn dan die van gasvormige of vloeibare waterstof.
Vaste waterstof heeft een zeer lage dichtheid en is een uitstekende thermische isolator. Bovendien vertoont het unieke kwantummechanische eigenschappen vanwege de lage massa en eenvoudige moleculaire structuur.
Het maken en behouden van vaste waterstof vereist echter extreem lage temperaturen en drukken, waardoor het moeilijk te bestuderen en te gebruiken is.
Over het algemeen verschillen gasvormige, vloeibare en vaste waterstof in hun fysieke eigenschappen en gedrag als gevolg van verschillen in de moleculaire rangschikking en energie van de waterstofmoleculen.
Waarom is waterstof een niet-metaal?
Is fosfor een vaste stof, een vloeistof of een gas?
Is natrium een vaste stof, een vloeistof of een gas?
Is zuurstof vast, vloeibaar of gasvormig?
Is lithium vast, vloeibaar of gasvormig?
