Cykl wodoru i jego najważniejsze fazy
Cykl wodorowy jest procesem, w którym wodór przemieszcza się przez wodę wokół Ziemi, stanowiąc istotną część składu chemicznego i atomowego tego pierwiastka.
Hydrosfera uzyskuje wodór tylko z wody, elementu utworzonego wyłącznie przez połączenie tlenu i wodoru. Podczas fotograficznej syntezy wodór jest wytwarzany przez dysocjację wody, która tworzy glukozę po przeczesaniu dwutlenkiem węgla.
Rośliny dostarczają pożywienia roślinożercom, a te zwierzęta otrzymują tylko glukozę i białka roślinne. Wodór tworzy węglowodany, które są ważnym źródłem energii dla żywej istoty, a te węglowodany są pożywieniem.
Na Ziemi istnieją niezliczone typy istot żywych. Wszystko to składa się zasadniczo z węgla, azotu, tlenu i wodoru. Zwierzęta uzyskują te pierwiastki z natury, a procesy takie jak tworzenie, wzrost i rozkład normalnie występują w nim.
W wyniku każdego z tych procesów zachodzi kilka cykli, które dzięki temu są ze sobą powiązane, tworząc równowagę.
Fazy cyklu wodorowego
Atomy wodoru mogą być przechowywane jako gaz lub ciecz pod wysokim ciśnieniem. Wodór jest często przechowywany jako ciekły wodór, ponieważ zajmuje mniej miejsca niż wodór w swojej normalnej postaci gazu.
Gdy atom wodoru łączy się z silnie elektroujemnym atomem, który istnieje w sąsiedztwie innego atomu elektroujemnego z pojedynczą parą elektronów, tworzy wiązanie wodorowe, które tworzy cząsteczkę. Dwa atomy wodoru tworzą cząsteczkę wodoru, w skrócie H2.
Wodór jest kluczowym składnikiem wielu cykli biogeochemicznych, w tym obiegu wody, obiegu węgla, cyklu azotu i cyklu siarki. Ponieważ wodór jest składnikiem cząsteczki wody, obieg wodoru i obieg wody są głęboko powiązane.
Rośliny rekombinują wodę i dwutlenek węgla z gleby i atmosfery, tworząc glukozę w procesie znanym jako fotosynteza. Jeśli roślina zostanie zużyta, cząsteczki wodoru są przenoszone na wypasane zwierzę.
Materia organiczna jest magazynowana w glebie, gdy umiera roślina lub zwierzę, a cząsteczki wodoru są uwalniane z powrotem do atmosfery przez utlenianie.
1- Odparowanie
Większość wodoru na naszej planecie znajduje się w wodzie, więc cykl wodoru jest bardzo ściśle związany z cyklem hydrologicznym. Cykl wodorowy rozpoczyna się od odparowania powierzchni wody.
2- Kondensacja
Hydrosfera obejmuje atmosferę, ziemię, wody powierzchniowe i wody gruntowe. Gdy woda porusza się w cyklu, stan zmienia się między fazą ciekłą, stałą i gazową.
Woda przemieszcza się przez różne zbiorniki, w tym ocean, atmosferę, wody gruntowe, rzeki i lodowce, fizyczne procesy parowania (w tym transpirację rośliny), sublimację, opady, infiltrację, spływ i przepływ powierzchniowy.
3- Transpiracja
Rośliny absorbują wodę z gleby przez korzenie, a następnie pompują ją i dostarczają składników odżywczych do liści. Transpiracja stanowi około 10% odparowanej wody.
Jest to odprowadzanie pary wodnej z liści roślin w atmosferze. Jest to proces, którego oko nie może zobaczyć, nawet jeśli ilość wilgoci jest znaczna. Uważa się, że duży dąb może zamiatać 151 000 litrów rocznie.
Pocenie jest również powodem większej wilgotności w miejscach z dużą ilością roślinności. Ilość wody, która przebiega przez ten proces, zależy od samej rośliny, wilgotności w glebie (gleba), temperatury otoczenia i ruchu wiatru wokół rośliny.
4- Opady
Jest to upadek wody w jakiejkolwiek formie na ziemię, który ustępuje infiltracji, która jest procesem, w którym woda jest absorbowana do gleby lub przepływa przez powierzchnię. Proces ten powtarza się wielokrotnie w ramach cykli naziemnych, które utrzymują zasoby odnawialne.
Funkcja wodoru na Ziemi
Służy głównie do tworzenia wody. Gaz wodorowy można wykorzystać do redukcji rudy metalu.
Przemysł chemiczny wykorzystuje go również do produkcji kwasu solnego. Ten sam gazowy wodór jest niezbędny do spawania atomowego wodoru (AHW).
Istnieje wiele zastosowań wodoru. Jest to najlżejszy element i może być stosowany jako środek podnoszący w balonach, chociaż jest również wysoce łatwopalny, więc może być niebezpieczny. Ta własność i inne sprawiają, że wodór nadaje się do wykorzystania jako paliwo.
Ponieważ wodór jest wysoce łatwopalny, zwłaszcza po zmieszaniu z czystym tlenem, jest używany jako paliwo w rakietach. Zazwyczaj łączą one ciekły wodór z ciekłym tlenem, tworząc mieszaninę wybuchową.
Wodór jest jednym z najczystszych paliw, ponieważ gdy się zapala, rezultatem jest prosta woda. Jest to jeden z głównych powodów, dla których podejmowane są wysiłki w celu stworzenia silników, które mogą być zasilane za pomocą tego gazu.
Chociaż wodór jest wysoce łatwopalny, podobnie jak benzyna. Chociaż należy zachować ostrożność, ilość wodoru użytego w samochodzie nie stanowiłaby większego zagrożenia niż ilość użytej benzyny.
Pomimo tego, że jest jednym z najczystszych paliw na świecie, jego wysoki koszt produkcji masowej uniemożliwia w najbliższej przyszłości wykorzystanie go w samochodach komercyjnych i domowych.
Gdy wodór jest podgrzewany do ekstremalnych temperatur, jądra jego atomów będą się łączyć, tworząc jądra helu. Ta fuzja powoduje uwolnienie ogromnej ilości energii, zwanej energią termojądrową. Ten proces tworzy energię słońca.
Generatory elektryczne wykorzystują gaz jako czynnik chłodniczy, co spowodowało, że wiele zakładów wykorzystało go jako środek kontroli wycieków. Inne zastosowania obejmują przetwarzanie amoniaku i produkcję.
Amoniak jest częścią wielu domowych środków czyszczących. Jest to również środek uwodorniający stosowany do zmiany niezdrowych nienasyconych tłuszczów w nasycone oleje i tłuszcze.
