Deník N

Upněte vodík do svěráku. Že to nejde? To byste koukali

Jedna z prvních diamantových kovadlin. Foto: U.S. National Institute of Standards and Technology
Jedna z prvních diamantových kovadlin. Foto: U.S. National Institute of Standards and Technology

Tým ze střediska francouzského jaderného výzkumu tvrdí, že připravil vodík v kovovém stavu. Mohlo by to znamenat velký průlom, ale na závěry je ještě brzy.

Vědci vyrobili kovový vodík? Na to můžete reagovat třemi způsoby. První, nejobvyklejší a naprosto pochopitelný: proč by mě to mělo zajímat? Druhý, plně oprávněný: to je nějaké divné. Třetí, málo pravděpodobný: to je skvělé, ale je to už konečně pravda?

Pro ty, kdo volí třetí odpověď, máme stručnou informaci: nadějné, článek v Nature, 425 GPa, dle IR zmizel zakázaný pás. My ostatní si k tomu řekneme trochu více.

Všechno nakonec zmrzne

Vodík je nejběžnější prvek ve vesmíru, tvoří většinu hmoty hvězd a mezihvězdného plynu. Na naší planetě se prakticky nevyskytuje samostatně, ale jen ve sloučeninách, mezi nimiž co do množství převládá voda. Je ovšem také jedním ze základních prvků jakékoli živé hmoty.

Dá se vyrobit mnoha způsoby, třeba rozkladem vody elektrickým proudem nebo tím, že ve vodě rozpustíte trochu sodíku nebo jiného alkalického kovu. Raději to ale nedělejte, protože vodík snadno a prudce hoří. To omezuje jeho použití pro účely, k nimž by se jinak skvěle hodil; jako nejlehčí plyn, nadto dost levný, se zdá být přímo předurčen k plnění balonů a vzducholodí, jenže od květnového večera, kdy v New Jersey roku 1937 spektakulárně shořel Hindenburg, největší a nejpyšnější vzducholoď, jaká byla kdy vyrobena, se přece jen dává přednost dražšímu heliu. Právě ten požár připomíná základní vlastnost vodíku: je velice reaktivní, nechce být sám, když se má s čím slučovat, udělá to.

Užitečných aplikací čistého vodíku je ovšem spousta; patří k základním průmyslovým plynům, je nezbytný při výrobě průmyslových hnojiv a jeho budoucnost v energetice je velmi nadějná.

Za normálních podmínek – teploty a tlaku – je vodík plyn a popravdě řečeno, i když se od normálních podmínek hodně vzdálíme, plynem zůstane. Pořídit si dejme tomu kapalný dusík je dost jednoduché a s kyslíkem to není o mnoho těžší. Vodík dá víc práce.

Plyny se obvykle zkapalňují prudkým snížením tlaku, expanzí v trysce. Získáme chladný plyn, použijeme ho na ochlazení nové dávky, jejíž expanze tak proběhne za nižší teploty, a po několika opakováních začne z trysky vytékat kapalina (kterou je potřeba rychle zavřít do termosky průmyslových parametrů, jinak se samozřejmě odpaří). S vodíkem se to dělá podobně, jako první ho zkapalnil James Dewar roku 1898; moderní průmyslový proces se stále zdokonaluje, a to především s ohledem na úsporu energie, protože – jakkoli to zní paradoxně – k tak extrémnímu chlazení potřebujete spoustu paliva, zpravidla fosilního.

Bod varu kapalného vodíku za normálního tlaku je 23 K neboli -250 stupňů Celsia. Jak známo, když kapalinu dále ochlazujeme, zmrzne. Stane se to i s vodíkem. Jeho bod tání, opět při normálním tlaku, je 14 K neboli -259 °C a jako první ho připravil opět nezlomný James Dewar, skotský fyzik, kterému vděčíme za vynález termosky.

Při dalším snižování teploty se už s vodíkem nic zvláštního nestane. Mnohem zajímavější bude zvýšit tlak.

Všechno se dá změnit v kov

Z každodenního života známe tři skupenství hmoty: plynné, kapalné a

Tento článek je exkluzivní obsah pro předplatitele Deníku N.

Věda

V tomto okamžiku nejčtenější