水素

自然界の水素

地球上で純粋に存在する水素は、通常は気体である。また、水素は水分子を構成する部品の一つでもあります。水素が重要なのは、太陽や他の星の動力源となる燃料だからです。水素は、宇宙全体の約74％を占めています。元素周期表での水素の記号はHです。

純粋な水素は通常、2つの水素原子が結合してできている。科学者はこれを二原子分子と呼んでいる。水素は、他のほとんどの元素と混ぜると化学反応を起こします。また、色やにおいはありません。

純粋な水素は、地球の大気中では非常に珍しいものです。自然界では通常、水に含まれています。また、水素はすべての生物に含まれており、生物を構成する有機化合物の一部となっています。さらに、水素原子は炭素原子と結合して炭化水素を形成します。石油などの化石燃料は、この炭化水素から作られており、人間が使用するエネルギーを作るためによく使われています。

水素には3つの同位体があり、重水素とトリチウムと呼ばれている。重水素と三重水素は、通常の水素と同様に陽子と電子を1つずつ持っていますが、重水素には中性子が1つ、三重水素には中性子が2つ含まれています。これらの水素は、核エネルギーや有機化学反応において重要な役割を果たしている。

水素に関するその他の事実

• 常温では気体である
• 固まった状態では金属のような働きをします。
• 宇宙で最も軽い元素です。
• 宇宙で最も一般的な元素である。
• 炎に触れると燃えたり、爆発したりします。
• は、プラズマ状態の時に紫色に光ります。

水素の歴史

水素は1671年にロバート・ボイルによって初めて分離された。1776年、ヘンリー・キャベンディッシュが水素を独立した元素として同定し、水素を燃やすと水ができることを発見した。

アントワーヌ・ラヴォアジエは、酸素との化学反応で水を生成することから、ギリシャ語で水を意味するυδορ（発音：/HEEW-dor/）と「生成する」を意味するgenenを組み合わせて、水素という名前をつけた。

水素の用途

主な用途は、石油産業とハーバー法によるアンモニアの製造である。一部は化学工業の分野でも使用されている。宇宙船のロケットなどの燃料として使われることもある。人間が使う水素のほとんどは、天然ガスと水蒸気の化学反応によって得られる。

核融合

核融合は非常に強力なエネルギー源です。これは、太陽のような星や水爆で起こるのと同じように、原子を強制的に結合させてヘリウムとエネルギーを作ることに依存しています。これは、太陽のような星や水素爆弾のように、原子を強制的に結合させてヘリウムとエネルギーを作るものです。現在の原子力発電所で使われている核分裂に比べて、核廃棄物が少なく、ウランのような有害で希少な燃料を使わないという大きな利点があります。太陽では1秒間に6億トン以上の水素が核融合を起こしています。

水素の燃焼

水の電気分解は、電気を使って水を水素と酸素に分解します。燃焼した水素は、酸素分子と結合して蒸気（純粋な水蒸気）になる。燃料電池は、水素と酸素を結合させ、電子を電気として放出する。このような理由から、水素はいずれ他の合成燃料に取って代わると考えられている。

水素は、燃料電池の燃料として使用したり、蒸気タービンや内燃機関の熱源として燃焼させることもできます。水素は、石炭、天然ガス、電気などさまざまなエネルギー源から作ることができるため、天然ガスと同じように、電力網に加えることができます。現在、日本、韓国、ヨーロッパの多くの国で、燃料電池車を使った送電網とインフラの整備が計画されています。これにより、これらの国では石油の購入量を減らすことができ、経済的なメリットがあります。もう1つの利点は、燃料電池で使用しても、水素自動車のように内燃機関で燃焼させても、モーターが汚染を起こさないことです。水と、少量の窒素酸化物が発生するだけです。