|
Na običnoj tempertuti vodonik je gas bez boje mirisa i ukusa.... Ovakava rečenica može da se nađe u bilo kom udžbeniku iz neorganske hemije. Pominju se i druge fizičke ili hemiske osobine vodonika ali nidge ne možete naći da je to najstariji element u Vasioni, toliko star što već počinje da miriše na usatjalost...
I zaista kada (i kako) su nastali hemiski elementi u Vasioni? Dali su postojali oduvek? Stvaraju li se i danas? Danas najprihvatljivija teorija o nastanku univerzuma je Big Bang. Suština ove teorije da je Vasiona nastala u jednoj kolosalnoj eksploziji, a kao posledica toga je što se Vasiona od samog svog početka širi. Dokaz tog širenja Vasione je pomeranje spektalnih linija u spektranim linijama galaksija (tzv. crveni pomak), a dokaz za samu eksploziju je pozadinsko (reliktno) mikrotalasno zračenje, koje dolazi iz svih pravaca Vasione i predstavlja ostatak toplote koja se oslobodila u toj kolosalnoj eksploziji. Međutim najčvršći dokaz teorije Big Bang-a je zastupljenost hemiskih elemenata u Vasioni. Zamislimo da postoji film od momenta stvaranja Vasione koji je sniman tako da imamo po jednu sekundu snakih dva miliona godina, film bi trajao oko 2 časa. Ako sada pustimo taj film da ide unazad videli bi smo kako se galaksije približavaju jedna drugoj. Verovatno bi gledaoci ovog filma (koji bi bio dosta dosadan malo više od sat vremena) sa nestrpljenjem čekali momenat kada ce se galaksije spektakularno sudariti. Ali, da li bi se baš to desilo? Može li od skršenog stakla spontano da se stvori čaša? Može, ali samo u filmu koji teče u obrnutom pravcu. Tako i na našem filmu koji ide unazad logočno bi bilo da usled smanjenja dimenzije cele Vasione da će se galaksije toliko približiti da će doći do njihovog sudara i uništenja. Međutim gledajući film dešava se nešto sasvim drugčije. Galaksije počinju da isčezavaju sa filma. To znači da galaksije nisu stvorene na samom početku Vasione već dosta vremena posle toga otkako se stvorila prva pramaterija. A sada malo više o njoj jer nas ona i interesuje zato što u toj materiji najveći deo od svih postojećih atoma je atom vodonika. Ako pomnožimo broj svih galaksija i svih zvezda u njima sa masom Sunca (koju ćemo uzeti kao jedinicu) dobićemo masu Vasione koja iznosi 1053 kg. Da bi se izbacila ovolika količina mase u Vasioni eksplozija je morala biti neizmerno velika. Takvu eksploziju nije mogla da izazove nikakva hemiska reakcija niti nuklearna eksplozija. Ali vratimo se mi broju 1053 kg. Kao što galaksije nisu mogle da se spakuju u mali prostor a da i dalje ostanu galaksije tako ni ukupna barionska materija (protoni i neutroni) u Vasioni nije mogla da se spakuje u proizvoljno mali prostor a i dalje da ostane to što jeste. Na sreću poznata Anštajnova relacija između mase i energije E=mc2, nam pokazuje da masa cele Vasione u samim njenim počecima nije postojala kao masa već kao energija koja tek kasnije poprima poznati materijalni oblik. Prema standardnom kosmološkom modelu (Big Bang) u prvim trenucima postojanja vasione (tačnije po isteku 10-35 s) temperatura je iznosila 1027 K, a gustina 1088 g/cm3. U ovakvim uslovima, Vasiona je predstavljala plazmu od čestica i antičetica, neutrina (n) i visokoenergetskog elektromagnetskog (gama, g) zračenja. U plazmi je postoja ravnoteža između čestica i antičestica i viskoenergetskog elektromagnetnog zračenja. Elektromagnetni kvanti visoke energije stvarali su parove čestica i antičestica, na primer:
Ovakava rekcija je mogla da se odvija sve dok teperatura Vasione nije pala do 1013 K. Tada energija GAMA kvanta više nije bila dovoljna za stvaranje novih parova proton-antiproton. Protoni stvoreni u prethodnoj fazi bi morali da se anihiliraju sa antiprotonima ali činjenica je da je danas Vasiona izgrađjena od materije. Predpostavlja se da u Vasioni postoji oko 1078 bariona. Da li su ove čestice samo deo prvobitno stvorenih bariona i kako došlo do polarizacije materije nije predmet naše priče o vodoniku. Možda negde postoji i cela galaksija stvorena od antimaterije ali je to teško eksperimentalno utvrditi jer foton koji bi do nas pristigao od nje za nas po ničemu ne bi se razlikovao od fotona iz galaksije sastavljena od materije. Bilo kako bilo po opadanje temperature Vasione na podnošljivih stotinu milijardi Kelvina, Vasiona je osvalula sa slobodnim protonima, neutronima, elektronima, neutrinima i elektomagnetnim zračenjem. Nikakva jezgra teža od jezgra vodonika nisu postojala u tim momentima. Kasnijim opadanjem temperature stvoren je i helijum (He) koji je u Vasioni zastupljen sa nekih 12%, a vodonik (H) sa 76%. Ovi rezultati dobijeni prema kosmološkom modelu u potpunosti su u saglasnosti sa merenjima koja su vršena i sa dobijenim rezultatima. Vodonik gas bez boje i mirisa...
I tako je vodonik egzistirao u Vasioni niz milijardi godina sve dok na planeti Zemlji (nije potvrđeno za ostale planete) 1776. godine (AD) ser Henri Kevendiš (1731-1810), nije ustanovio da je vodonik zaseban elemenat. Ime mu daje Lavoazje (1743-1794) sa grčkim korenom (hydro-genes; vodu stvara). Slobodan je vrlo raširen u prorodi (naprimer vodonik se u Kosmosu nalazi u atomarnom stanju) ali se u malim količinama nalazi u atmosferi zemnom gasu itd. Vezan u sastavu nekih jedinjenja nalazi se u vodi, svih kiselina i baza i ugljovodonika i organskih jedinjenja. Na Zemlji je po težini deveti po rasprostranjenosti, a po broju atoma drugi. Slobodni vodonik je gas bez boje mirisa i ukusa. Vodonik je po mnogo čemu privilegovan element pa i po tome što samo on ima posebna imena za svoja dva izotopa (element sa različitim brojem neutrona u jezgru). Deuterijum sa jednim protonom i jednim neutronom i Tricijum sa jednim protonom i dva neutrona. Vodonik na Zemlji, a time i voda nalazi se kao smesa sa vrlo malim udelom deuterijuma (0,015%). Radioktivni izotop tricijum ima vreme polu raspada 12,26 godina i raspada se bez gama zračenja. Tricijum se proizvodi nuklearnim ozračivanjem deuterijuma u nuklearnim rektorima. Koristi se kao fuzjisko punjenje hidrogenske bombe i na njemu se radi kao glavnom sastojku u budućim fuzionim reaktorima. Atom vodonika (Procijum) u jezgru sadrži jedan proton oko kog kruži jedan elektron. (slika 1) Zbog svoje jednostavne građe na njemu može da se proveri teorija atomske građe. Teoriski je predviđeno, a eksperimentalno je potvrđeno postojanje dve modifikacije vodonika koje se razlikuju po ukupnom molekularnom spinu vodonika, pa time imaju i različite spektre zračenja. Orto vodonik ima paralelne spinove, a Para vodonik ima anti paralelne spinove. I orto i para modifikacija se nalaze u prirodnom vodoniku u razmeri 3:1. Temperatura topljenja i ključanja orto vodonika je viša za 0,1°C od para modifikacije.
Na sobnoj temperaturi vodonik je zagušljiv ali neotrovan gas bez boje i mirisa koji se hlađenjem na temperaturi ispod -252,8°C pretvara u tečnost. Na -259,3°C tečni vodonik se kristalizuje u heksigonalnoj kristalnoj strukturi (slika 2). Prema elektronskoj konfiguraciji u periodnom sistemu (1s1) može se svrstati u prvoj grupi alkalnih elemenata (jedan elektron u s orbitali), a može i u sedmoj, halogenoj grupi (jedan elektron fali da se dopuni stabilna elektronska konfiguracija nabližeg plemenitog gasa, u ovom slučaju helijuma (He 1s2). U slobodnom stanju na Zemlji se nalazi kao dvoatomni molekul koji ne može disocirati ni pod najvecim pritiskom postignutim u laboratoriji. Gasoviti vodonik je najlakši od svih poznatih gasova i zato je korišćen kao gas za punjenje letelica (dirižabla), a tečni vodonik je najlakša poznata tečnost. 1 | 2 (mart 2003.)
|
