Väte - Versionshistorik

Dan Olsson den 3 april 2013 kl. 13.36

2013-04-03T13:36:25Z

← Äldre version		Versionen från 3 april 2013 kl. 08.36
Rad 1:		Rad 1:
	~~{{Hänvisning\|grundämnet}}~~
	{{Grundämne		{{Grundämne
	\|bild-periodiska-systemet= H-TableImage.png		\|bild-periodiska-systemet= H-TableImage.png
Rad 69:		Rad 68:
	}}		}}
	}}		}}
	'''Väte''' (latin: ''hydrogenium'') är det enklaste, lättaste, vanligaste och tidigast bildade [[grundämne]]t i universum efter [[Big Bang]]. Vid [[standardtryck och -temperatur]] är väte en tvåatomig, lukt-, färg- och smaklös men mycket lättantändlig gas. Väte förekommer i form av ett flertal isotoper. [[Vätejon]]en, som är grunden för bland annat [[pH\|syrabaskemin]], kan förekomma som både [[anjon]] och [[katjon]]. Den enkla väteatomen har varit mycket viktig för framväxten av [[kvantmekanik]]en. Vanligtvis brukar väte placeras ovanför alkalimetallerna i det periodiska systemet eftersom det bara har en valenselektron. En mindre vanlig placering är att sätta det ovanför halogenerna eftersom det bara krävs en till elektron för ädelgaskonfiguration.<ref>D. F. Shriver, P. W. Atkins ''Inorganic Chemistry'', sidan 253, 3rd edition 1999 Oxford University Press ISBN 0-19-850331-8</ref>		'''Väte''' (latin: ''hydrogenium'') är det enklaste, lättaste, vanligaste och tidigast bildade [[grundämne]]t i universum efter Big Bang. Vid [[standardtryck och -temperatur]] är väte en tvåatomig, lukt-, färg- och smaklös men mycket lättantändlig gas. Väte förekommer i form av ett flertal isotoper. [[Vätejon]]en, som är grunden för bland annat [[pH\|syrabaskemin]], kan förekomma som både [[anjon]] och [[katjon]]. Den enkla väteatomen har varit mycket viktig för framväxten av [[kvantmekanik]]en. Vanligtvis brukar väte placeras ovanför alkalimetallerna i det periodiska systemet eftersom det bara har en valenselektron. En mindre vanlig placering är att sätta det ovanför halogenerna eftersom det bara krävs en till elektron för ädelgaskonfiguration.<ref>D. F. Shriver, P. W. Atkins ''Inorganic Chemistry'', sidan 253, 3rd edition 1999 Oxford University Press ISBN 0-19-850331-8</ref>

	== Väteatomen ==		== Väteatomen ==
Rad 107:		Rad 106:
	Precis som att fast [[kol]] kan uppträda både som [[diamant]] och [[grafit]] uppvisar fast väte olika egenskaper vid olika tryck och temperatur. Dessa olika tillstånd kallas '''faser'''. Experimentella data har visat att fast väte inte leder [[elektricitet]] och därmed är [[icke-metall]]iskt, och detta motsäger tidigare [[teori]]er om [[metalliskt väte]]. Fast väte är ett spännande forskningsområde, men problemen med studiet av fast väte är dels att det krävs höga tryck för att överhuvudtaget få väte i fast form, och dels att de lätta atomkärnorna ogärna växelverkar med [[röntgenstrålning]], vilket resulterar i [[diffraktion]]smönster med låg [[upplösning]].		Precis som att fast [[kol]] kan uppträda både som [[diamant]] och [[grafit]] uppvisar fast väte olika egenskaper vid olika tryck och temperatur. Dessa olika tillstånd kallas '''faser'''. Experimentella data har visat att fast väte inte leder [[elektricitet]] och därmed är [[icke-metall]]iskt, och detta motsäger tidigare [[teori]]er om [[metalliskt väte]]. Fast väte är ett spännande forskningsområde, men problemen med studiet av fast väte är dels att det krävs höga tryck för att överhuvudtaget få väte i fast form, och dels att de lätta atomkärnorna ogärna växelverkar med [[röntgenstrålning]], vilket resulterar i [[diffraktion]]smönster med låg [[upplösning]].
	==== Teorier om fast metalliskt väte ====		==== Teorier om fast metalliskt väte ====
	1926 föreslog forskaren J.D. Bernard att alla ämnen vid tillräckligt högt [[tryck]] kommer att anta en [[metall]]isk form. 1935 föreslog två forskare att väte borde övergå i metallisk form vid ett tryck på omkring 250 000 atmosfärer.<ref name="Peter P 1997">Peter P. Edwards and Friedrich Hensel "Will solid hydrogen ever be metal?, artikel i [[Nature]] sidorna 621 - 622 (14 Aug 1997)"</ref> Metalliskt väte har antagits vara [[supraledare\|supraledande]] vid normal rumstemperatur, och detta i kombination med en nyfikenhet över vad som sker inuti de stora [[gasplanet]]erna (som till stor del består av väte under väldigt högt tryck) har gjort metalliskt väte till ett intressant forskningsområde.		1926 föreslog forskaren J.D. Bernard att alla ämnen vid tillräckligt högt [[tryck]] kommer att anta en [[metall]]isk form. 1935 föreslog två forskare att väte borde övergå i metallisk form vid ett tryck på omkring 250 000 atmosfärer.<ref name="Peter P 1997">Peter P. Edwards and Friedrich Hensel "Will solid hydrogen ever be metal?, artikel i Nature sidorna 621 - 622 (14 Aug 1997)"</ref> Metalliskt väte har antagits vara [[supraledare\|supraledande]] vid normal rumstemperatur, och detta i kombination med en nyfikenhet över vad som sker inuti de stora [[gasplanet]]erna (som till stor del består av väte under väldigt högt tryck) har gjort metalliskt väte till ett intressant forskningsområde.
	==== Icke-metalliskt fast väte i olika faser ====		==== Icke-metalliskt fast väte i olika faser ====
	Det som hänt då väte pressats ihop under högt tryck är att ett icke-metalliskt fast ämne, '''fas I''', bildas där de tvåatomiga vätemolekylerna sitter i ett [[hexagonal tätpackning\|hexagonalt tätpackat]] [[kristallgitter]] och roterar fritt. Vid temperaturer under 120K fryses molekylerna i en (slumpvis) bestämd riktning. Detta kallas '''fas II'''. Vid tryck över 1,5 miljoner atmosfärer uppstår en '''fas III''' av fast väte där växelverkan med [[infraröd strålning]] antyder att den tvåatomiga molekylen polariseras till en permanent [[dipol]]. Om någon fler fasändring kommer att ske vid ännu högre tryck råder det delade meningar om. Vissa tror att polariseringen kommer att ökas så att strukturen kan beskrivas av joner av typen H<sup>+</sup> och H<sup>-</sup>, medan andra tror att vätet kommer att bli en fast metall.<ref name="Peter P 1997"/> Ett tredje förslag är att vätet vid högre tryck och låg temperatur kommer att omvandlas till en vätska som beroende på omgivningens magnetiska fält kan vara antingen en [[supervätska]] eller en [[supraledare]].<ref>Egor Babaev, Asle SudbÃ¸, N. W. Ashcroft "A superconductor to superfluid phase transition in liquid metallic hydrogen" Nature 431, 666 - 668 (07 Oct 2004)</ref>		Det som hänt då väte pressats ihop under högt tryck är att ett icke-metalliskt fast ämne, '''fas I''', bildas där de tvåatomiga vätemolekylerna sitter i ett [[hexagonal tätpackning\|hexagonalt tätpackat]] [[kristallgitter]] och roterar fritt. Vid temperaturer under 120K fryses molekylerna i en (slumpvis) bestämd riktning. Detta kallas '''fas II'''. Vid tryck över 1,5 miljoner atmosfärer uppstår en '''fas III''' av fast väte där växelverkan med [[infraröd strålning]] antyder att den tvåatomiga molekylen polariseras till en permanent [[dipol]]. Om någon fler fasändring kommer att ske vid ännu högre tryck råder det delade meningar om. Vissa tror att polariseringen kommer att ökas så att strukturen kan beskrivas av joner av typen H<sup>+</sup> och H<sup>-</sup>, medan andra tror att vätet kommer att bli en fast metall.<ref name="Peter P 1997"/> Ett tredje förslag är att vätet vid högre tryck och låg temperatur kommer att omvandlas till en vätska som beroende på omgivningens magnetiska fält kan vara antingen en [[supervätska]] eller en [[supraledare]].<ref>Egor Babaev, Asle SudbÃ¸, N. W. Ashcroft "A superconductor to superfluid phase transition in liquid metallic hydrogen" Nature 431, 666 - 668 (07 Oct 2004)</ref>
Rad 113:		Rad 112:

	== Användning ==		== Användning ==
	[[Fil:Hindenburg burning.jpg\|miniatyr\|230px\|vänster\|Väte brinner explosivt i luften. 1937 ~~[[Haveri (olycka)\|~~havererade~~]] [[~~luftskeppet Hindenburg]] till marken i ett stort eldhav efter att vätgasen hade antänts.]]Väte är lätt brännbart och bildar tillsammans med [[syre]] den explosiva gasen [[knallgas]]. Precis som namnet antyder så blir det en stor knall när gasen antänds, restprodukten från den våldsamma reaktionen är vattenånga. Vid förbränning av väte i [[luft]] bildas förutom vatten en del andra ämnen, främst kväveföreningar. I en [[bränslecell]] kan man omhänderta energin som bildas vid reaktionen med luftens syre utan att få andra restprodukter än vatten. Flytande väte används i ~~[[raketmotor]]er~~, med flytande syre som [[redox\|oxideringsmedel]].		[[Fil:Hindenburg burning.jpg\|miniatyr\|230px\|vänster\|Väte brinner explosivt i luften. 1937 havererade luftskeppet Hindenburg till marken i ett stort eldhav efter att vätgasen hade antänts.]]Väte är lätt brännbart och bildar tillsammans med [[syre]] den explosiva gasen [[knallgas]]. Precis som namnet antyder så blir det en stor knall när gasen antänds, restprodukten från den våldsamma reaktionen är vattenånga. Vid förbränning av väte i [[luft]] bildas förutom vatten en del andra ämnen, främst kväveföreningar. I en [[bränslecell]] kan man omhänderta energin som bildas vid reaktionen med luftens syre utan att få andra restprodukter än vatten. Flytande väte används i raketmotorer, med flytande syre som [[redox\|oxideringsmedel]].

	En hel del väte används inom [[petroleum]]industrin när man "uppgraderar" [[fossila bränslen]]. I [[Fischer-Tropsch-processen]] framställs kolväten från vätgas och kolmonoxid.		En hel del väte används inom [[petroleum]]industrin när man "uppgraderar" fossila bränslen. I [[Fischer-Tropsch-processen]] framställs kolväten från vätgas och kolmonoxid.
	Ett annat stort användningsområde för väte är vid produktion av [[ammoniak]], i den så kallade [[Haber-Boschprocessen]] blandar man [[kväve]] och väte som utsätts för högt [[tryck]] och hög [[temperatur]] varvid ammoniak bildas.		Ett annat stort användningsområde för väte är vid produktion av [[ammoniak]], i den så kallade [[Haber-Boschprocessen]] blandar man [[kväve]] och väte som utsätts för högt [[tryck]] och hög [[temperatur]] varvid ammoniak bildas.

Rad 122:		Rad 121:
	Ammoniaken kan sedan användas för att tillverka till exempel gödsel. Väte används även när man producerar [[saltsyra]], [[metanol]] och när man härdar [[fett]]er.		Ammoniaken kan sedan användas för att tillverka till exempel gödsel. Väte används även när man producerar [[saltsyra]], [[metanol]] och när man härdar [[fett]]er.

	Vätes mer sällsynta isotoper har också enskilda användningar. [[Deuterium]] används inom [[kärnkraftverk]] för att stoppa [[neutron]]er och kanske kan få stor användning i framtiden inom [[fusion]], för när deuterium och tritium kolliderar vid höga temperaturer bildas [[helium]], en neutron och mycket energi.		Vätes mer sällsynta isotoper har också enskilda användningar. [[Deuterium]] används inom kärnkraftverk för att stoppa [[neutron]]er och kanske kan få stor användning i framtiden inom [[fusion]], för när deuterium och tritium kolliderar vid höga temperaturer bildas [[helium]], en neutron och mycket energi.

	<sup>2</sup>H + <sup>3</sup>H → <sup>4</sup>He + <sup>1</sup>n + energi		<sup>2</sup>H + <sup>3</sup>H → <sup>4</sup>He + <sup>1</sup>n + energi
Rad 170:		Rad 169:

	== Historia ==		== Historia ==
	År ~~[[Vetenskapsåret~~ 1766~~\|1766]]~~ framställde engelsmannen [[Henry Cavendish]] en brännbar gas genom att lösa metaller, till en början [[kvicksilver]], i syra. ~~[[Vetenskapsåret~~ 1783~~\|1783]]~~ visade han att denna förbränning bildade vatten; ~~[[Vetenskapsåret~~ 1784~~\|1784]]~~ gick fransmannen [[Antoine Lavoisier]] omvända vägen genom att framställa vätgas från vattenånga som han ledde genom ett glödande järnrör. Lavoisier gav den brännbara gasen namnet ''hydrogéne'' (från [[grekiska]] ''ὕδορ'' [hydor], vatten, och ''γεννάω'' [gennaô], jag bildar). [[Pehr von Afzelius]] och [[Anders Gustaf Ekeberg]] föreslog ~~[[Vetenskapsåret~~ 1795~~\|1795]]~~ det svenska namnet ''väte''.		År 1766 framställde engelsmannen Henry Cavendish en brännbar gas genom att lösa metaller, till en början [[kvicksilver]], i syra. 1783 visade han att denna förbränning bildade vatten; 1784 gick fransmannen Antoine Lavoisier omvända vägen genom att framställa vätgas från vattenånga som han ledde genom ett glödande järnrör. Lavoisier gav den brännbara gasen namnet ''hydrogéne'' (från grekiska ''ὕδορ'' [hydor], vatten, och ''γεννάω'' [gennaô], jag bildar). Pehr von Afzelius och Anders Gustaf Ekeberg föreslog 1795 det svenska namnet ''väte''.

	Ett av dess första användningsområden var ~~[[ballong]]er~~, och den producerades då i stor skala genom att blanda [[svavelsyra]] med [[järn]]. [[Deuterium]] påvisades först av [[Harold C. Urey~~\|Harold C Urey]]~~, som framställde det genom att destillera en mängd vatten flera gånger om. Han fick ~~[[Vetenskapsåret~~ 1934~~\|1934]]~~ ett nobelpris för denna upptäckt. Samma år upptäcktes [[tritium]] av [[Ernest Rutherford]].		Ett av dess första användningsområden var ballonger, och den producerades då i stor skala genom att blanda [[svavelsyra]] med [[järn]]. [[Deuterium]] påvisades först av Harold C Urey, som framställde det genom att destillera en mängd vatten flera gånger om. Han fick 1934 ett nobelpris för denna upptäckt. Samma år upptäcktes [[tritium]] av Ernest Rutherford.

	== Se även ==		== Se även ==
Rad 190:		Rad 189:
	* WebElements Periodic Table: [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/H/hist.html Hydrogen, Historical information]		* WebElements Periodic Table: [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/H/hist.html Hydrogen, Historical information]
	* Per Enghag: ''Jordens grundämnen och deras upptäckt'' (2000, Industrilitteratur)		* Per Enghag: ''Jordens grundämnen och deras upptäckt'' (2000, Industrilitteratur)
	~~{{Rekommenderad}}~~

	{{Periodiska systemet navbox}}		{{Periodiska systemet navbox}}
Rad 196:		Rad 194:
	[[Kategori:Grundämnen]]		[[Kategori:Grundämnen]]
	[[Kategori:Väte\| ]]		[[Kategori:Väte\| ]]
	~~[[Kategori:Raketbränslen]]~~
	~~[[Kategori:Förpackningsgaser]]~~
	~~[[Kategori:Wikipedia:Basartiklar]]~~

Dan Olsson den 26 februari 2013 kl. 19.51

2013-02-26T19:51:48Z

Visa ändringar

Dan Olsson: 1 version

2013-02-23T19:45:03Z

1 version

Ny sida

{{Hänvisning|grundämnet}}
{{Grundämne
|bild-periodiska-systemet= H-TableImage.png
|namn = väte
|tecken = h
|atomnr = 1
|grupp = 1
|period = 1
|block = s
|föreg-namn =
|nästa-namn = [[helium]]
|föreg-i-serie =
|nästa-i-serie = [[Litium|Li]]
|ämnesklass = icke-metaller
|densitet = 0,0899
|utseende = I gasform färglös
|bild-utseende = H,1.jpg
|atommassa = 1,00794
|atomradie = 25 (53)
|kovalent-radie = 37
|van-der-Waal-radie = 120
|elektronkonfig = 1s1
|bild-elektronkonfig = Electron shell 001 Hydrogen - no label.svg
|e-minus = 1
|oxidationstillstånd-oxid= '''1''', −1 ([[amfoterisk]])
|kristallstruktur = [[Hexagonala kristallsystemet|Hexagonal]]
|bild-kristallstruktur = Hexagonal.svg
|tillstånd = [[Gas]]
|magnetiska egenskaper = icke magnetisk
|smältpunkt = 14,025 [[Kelvin|K]] (−259 [[Grad Celsius|°C]])
|kokpunkt = 20,268 K (−253 °C)
|molvolym = 22,42
|molpotens = -3
|ångbildningsvärme = 0,44936
|smältvärme = 0,05868
|ångtryck = 209 [[Pascal (måttenhet)|Pa]] vid 23 K
|ljudhastighet = 1270
|elektronegativitet = 2,2
|värmekapacitet = 14 304
|elektrisk-ledning =
|värmeledning = 0,1815
|joniseringspot-1 = 1312
|isotoper =
{{Grundämne/Isotop
|isotop = 1H
|förekomst = '''99,985 %'''
|stabil-neutroner = 0
}}
{{Grundämne/Isotop
|isotop = [[Deuterium|2H]]
|förekomst = 0,015 %
|stabil-neutroner = 1
}}
{{Grundämne/Isotop
|isotop = [[Tritium|3H]]
|förekomst = spår
|halveringstid = 12,33 år
|sönderfallstyp = [[beta-minus-sönderfall|β−]]
|sönderfallsenergi = 0,019
|sönderfallsprodukt = [[helium|3He]]
}}
{{Grundämne/Isotop
|isotop = 4H
|förekomst = syntetisk
|halveringstid = okänd
|sönderfallstyp = [[Neutronemission|n]]
|sönderfallsenergi = 2,910
|sönderfallsprodukt = 3H
}}
}}
'''Väte''' (latin: ''hydrogenium'') är det enklaste, lättaste, vanligaste och tidigast bildade [[grundämne]]t i universum efter [[Big Bang]]. Vid [[standardtryck och -temperatur]] är väte en tvåatomig, lukt-, färg- och smaklös men mycket lättantändlig gas. Väte förekommer i form av ett flertal isotoper. [[Vätejon]]en, som är grunden för bland annat [[pH|syrabaskemin]], kan förekomma som både [[anjon]] och [[katjon]]. Den enkla väteatomen har varit mycket viktig för framväxten av [[kvantmekanik]]en. Vanligtvis brukar väte placeras ovanför alkalimetallerna i det periodiska systemet eftersom det bara har en valenselektron. En mindre vanlig placering är att sätta det ovanför halogenerna eftersom det bara krävs en till elektron för ädelgaskonfiguration.<ref>D. F. Shriver, P. W. Atkins ''Inorganic Chemistry'', sidan 253, 3rd edition 1999 Oxford University Press ISBN 0-19-850331-8</ref>

== Väteatomen ==
En väteatom är en [[atom]] av grundämnet väte. Den består av en ensam negativt laddad [[elektron]] som befinner sig runt en positivt laddad [[proton]]. Eventuellt kan det även finnas en eller flera neutrala [[neutron]]er tätt bundna till protonen. [[Bohrs atommodell]] ger att atomens diameter är ungefär 10−10 m, hundratusen gånger så stor som kärnan. Genom att väteatomen är såpass enkel så finns för väteatomen, som enda atom, exakta lösningar till både [[Schrödingerekvationen]] och den mer exakta [[Diracekvationen]], vilka bestämmer elektronens beteende och var man kan tänkas hitta den. Inom fysik och kemi talar man även om "väteliknande" atomer. En väteliknande atom utgör ett två-partikelsystem bestående av en kärna med en positivt laddad partikel (inte nödvändigtvis en proton) och en elektron. Exempel på väteliknande atomer är [[positronium]] och [[myonium]].

== Isotoper ==
Väte är det enda atomslag förutom [[radon]] och [[torium]] som har egna namn för några av sina [[isotop]]er. Symbolerna D och T används ibland, inofficiellt, för [[deuterium]] (2H) respektive [[tritium]] (3H). [[Protium]], deuterium och tritium finns naturligt. Ytterligare några kortlivade isotoper har producerats i [[partikelaccelerator]]er, nämligen 4H, 5H och 7H.

Vanligtvis brukar inte ett grundämnes kemi ändras nämnvärt beroende på vilken isotop som används, men eftersom väte är såpass lätt så påverkas dess massa betydligt då en eller fler neutroner finns i kärnan och bindningarna blir starkare. Deuterat vatten kokar till exempel vid 101,42 grader celsius, i stället för vid 100,00 grader som vanligt vatten. Bindningsentalpin för H2 är 436 kJ/mol medan den för D2 är 444,3 kJ/mol. I kemiska reaktioner kan en D-atom reagera upp till tio gånger långsammare än en H-atom. Bindningar med tungt väte kan i [[IR-spektroskopi]] skiljas från vanligt väte genom att de vibrerar med en lägre frekvens.<ref>D. F. Shriver, P. W. Atkins ''Inorganic Chemistry'' sidan 254-255, 3rd edition 1999 Oxford University Press ISBN 0-19-850331-8</ref>

=== 1H ===
1H är den allra vanligaste isotopen. Den kallas ibland för '''[[protium]]'''. Den är stabil och har en [[atomkärna|kärna]] som endast består av en [[proton]]. Inom [[NMR]] och [[MRI]] är det vanligt att 1H används att göra mätningar på. Eftersom de allra flesta organiska molekyler innehåller väte och 1H är mycket vanligare förekommande än 13C (12C, den vanligaste kolisotopen går inte att göra mätningar på då den inte har något kärnspinn) så är 1H den vanligaste atomkärnan som studeras med tekniken.

=== 2H ===
Den andra stabila isotopen är '''[[deuterium]]''', vilken har en extra [[neutron]] i atomkärnan. Deuterium utgör ungefär 0,015 % av allt väte på jorden. Rent deuterium framställs genom långvarig [[elektrolys]] av [[vatten]], detta beror på att [[bindning]]arna mellan deuterium och [[syre]] är starkare än de mellan vanligt väte och syre, vilket gör att det vanliga vattnet försvinner och lämnar kvar [[tungt vatten]]. Inom [[NMR]] används deuterade lösningsmedel för att signalerna från lösningsmedlet inte helt skall överrösta den molekyl som studeras.<ref>http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtualText/Spectrpy/nmr/nmr1.htm</ref> Detta beror på att deuteriums kärna har spin 1, och inte spin en halv, som protonen har.

=== 3H ===
Den tredje isotopen som förekommer naturligt är '''[[tritium]]''' som är radioaktiv och sönderfaller med en halveringstid på 12,33 år. Dess kärna består av två neutroner förutom protonen. Den produceras genom inverkan av [[kosmisk strålning]] på deuterium i de övre skikten av atmosfären. Tritium är populär i vissa forskningssammanhang eftersom det går att märka en kemisk förening med tritium och sedan påvisa spår av den eftersom den är radioaktiv.

=== 4H ===
[[Väte-4]] är mycket kortlivad.

=== 5H ===
2001 upptäcktes för första gången väte-5, som man framställde genom att bombardera ett mål av väte med tunga joner.

== Aggregationstillstånd för rent väte ==
Väte förekommer normalt i gasform. Vid låg temperatur/högt tryck förekommer väte som vätska. Fast väte förekommer vid ännu högre tryck och lägre temperatur har hittills hittats i 3 olika faser. Någon [[trippelpunkt]] för väte är ännu inte experimentellt bestämd. (år 2004)

Tvåatomiga vätemolekyler kan förekomma i två olika tillstånd beroende på atomkärnornas spinn.<ref>{{webbref |url=http://nautilus.fis.uc.pt/st2.5/scenes-e/elem/e00140.html |titel=Hydrogen: Orto and Para Hydrogen |hämtdatum=20 november 2008}}</ref> Detta gäller för alla vätets tvåatomiga aggregationstillstånd. I ortoväte har båda protonerna samma spin och i paraväte har protonerna olika spin. Fördelningen mellan orto-och paraväte beror på temperaturen. Eftersom ortoväte är ett [[excitera]]t tillstånd går det inte att isolera rent ortoväte. Omvandlingen från ortoväte till paraväte är [[exoterm]] och kan förånga flytande väte.
=== Gasformigt väte ===
Renframställd vid normalt tryck består '''[[vätgas]]''' av diatomära molekyler (H2). Vätemolekylen binds samman av en [[kovalent]] [[sigmabindning]].

=== FIytande väte ===
[[Fil:Liquid hydrogen bubblechamber.jpg|höger|miniatyr|Spår av partiklar i flytande väte i en [[bubbelkammare]].]]
Vid normalt tryck är väte flytande mellan 14,025 K (−259 °C) och 20,268 K (−253 °C). Flytande väte används bland annat i [[bubbelkammare]] och som kylmedel i laboratorier.
=== Fast väte ===
Precis som att fast [[kol]] kan uppträda både som [[diamant]] och [[grafit]] uppvisar fast väte olika egenskaper vid olika tryck och temperatur. Dessa olika tillstånd kallas '''faser'''. Experimentella data har visat att fast väte inte leder [[elektricitet]] och därmed är [[icke-metall]]iskt, och detta motsäger tidigare [[teori]]er om [[metalliskt väte]]. Fast väte är ett spännande forskningsområde, men problemen med studiet av fast väte är dels att det krävs höga tryck för att överhuvudtaget få väte i fast form, och dels att de lätta atomkärnorna ogärna växelverkar med [[röntgenstrålning]], vilket resulterar i [[diffraktion]]smönster med låg [[upplösning]].
==== Teorier om fast metalliskt väte ====
1926 föreslog forskaren J.D. Bernard att alla ämnen vid tillräckligt högt [[tryck]] kommer att anta en [[metall]]isk form. 1935 föreslog två forskare att väte borde övergå i metallisk form vid ett tryck på omkring 250 000 atmosfärer.<ref name="Peter P 1997">Peter P. Edwards and Friedrich Hensel "Will solid hydrogen ever be metal?, artikel i [[Nature]] sidorna 621 - 622 (14 Aug 1997)"</ref> Metalliskt väte har antagits vara [[supraledare|supraledande]] vid normal rumstemperatur, och detta i kombination med en nyfikenhet över vad som sker inuti de stora [[gasplanet]]erna (som till stor del består av väte under väldigt högt tryck) har gjort metalliskt väte till ett intressant forskningsområde.
==== Icke-metalliskt fast väte i olika faser ====
Det som hänt då väte pressats ihop under högt tryck är att ett icke-metalliskt fast ämne, '''fas I''', bildas där de tvåatomiga vätemolekylerna sitter i ett [[hexagonal tätpackning|hexagonalt tätpackat]] [[kristallgitter]] och roterar fritt. Vid temperaturer under 120K fryses molekylerna i en (slumpvis) bestämd riktning. Detta kallas '''fas II'''. Vid tryck över 1,5 miljoner atmosfärer uppstår en '''fas III''' av fast väte där växelverkan med [[infraröd strålning]] antyder att den tvåatomiga molekylen polariseras till en permanent [[dipol]]. Om någon fler fasändring kommer att ske vid ännu högre tryck råder det delade meningar om. Vissa tror att polariseringen kommer att ökas så att strukturen kan beskrivas av joner av typen H+ och H-, medan andra tror att vätet kommer att bli en fast metall.<ref name="Peter P 1997"/> Ett tredje förslag är att vätet vid högre tryck och låg temperatur kommer att omvandlas till en vätska som beroende på omgivningens magnetiska fält kan vara antingen en [[supervätska]] eller en [[supraledare]].<ref>Egor Babaev, Asle SudbÃ¸, N. W. Ashcroft "A superconductor to superfluid phase transition in liquid metallic hydrogen" Nature 431, 666 - 668 (07 Oct 2004)</ref>
En teoretisk studie från 2007 förutsäger att en modell för fast väte som överensstämmer med empiriska data för fas III bör vara stabil upp till 4.2 miljoner atmosfärer.<ref>Chris J. Pickard1, Richard J. Needs2"Structure of phase III of solid hydrogen" artikel i Nature Physics 3, sidorna 473 - 476 (2007)</ref>

== Användning ==
[[Fil:Hindenburg burning.jpg|miniatyr|230px|vänster|Väte brinner explosivt i luften. 1937 [[Haveri (olycka)|havererade]] [[luftskeppet Hindenburg]] till marken i ett stort eldhav efter att vätgasen hade antänts.]]Väte är lätt brännbart och bildar tillsammans med [[syre]] den explosiva gasen [[knallgas]]. Precis som namnet antyder så blir det en stor knall när gasen antänds, restprodukten från den våldsamma reaktionen är vattenånga. Vid förbränning av väte i [[luft]] bildas förutom vatten en del andra ämnen, främst kväveföreningar. I en [[bränslecell]] kan man omhänderta energin som bildas vid reaktionen med luftens syre utan att få andra restprodukter än vatten. Flytande väte används i [[raketmotor]]er, med flytande syre som [[redox|oxideringsmedel]].

En hel del väte används inom [[petroleum]]industrin när man "uppgraderar" [[fossila bränslen]]. I [[Fischer-Tropsch-processen]] framställs kolväten från vätgas och kolmonoxid.
Ett annat stort användningsområde för väte är vid produktion av [[ammoniak]], i den så kallade [[Haber-Boschprocessen]] blandar man [[kväve]] och väte som utsätts för högt [[tryck]] och hög [[temperatur]] varvid ammoniak bildas.

N2 + 3H2 → 2NH3

Ammoniaken kan sedan användas för att tillverka till exempel gödsel. Väte används även när man producerar [[saltsyra]], [[metanol]] och när man härdar [[fett]]er.

Vätes mer sällsynta isotoper har också enskilda användningar. [[Deuterium]] används inom [[kärnkraftverk]] för att stoppa [[neutron]]er och kanske kan få stor användning i framtiden inom [[fusion]], för när deuterium och tritium kolliderar vid höga temperaturer bildas [[helium]], en neutron och mycket energi.

2H + 3H → 4He + 1n + energi

[[Tritium]] behövs också vid fusionen som beskrivs ovan. Men tritiums vanligaste användningsområde är i [[självlysande]] färg (tidigare användes [[radium]] men det visade sig vara farligt och förbjöds på 1950-talet). I färgen blandas tritium och [[fosfor]] för när fosforn träffas av [[beta-sönderfall|beta-strålningen]] exciteras en [[elektron]] i fosforns [[elektronskal]] och när den sedan snabbt hoppar tillbaka utsänds en [[foton]] i form av synligt [[ljus]].
[[Fil:Photo praxair plant.hydrogen.infrastructure.jpg|miniatyr|höger|150px|En lagringsanläggning för väte]]
=== Väte som energibärare ===
{{huvudartikel|Väteekonomi}}
Väte är ingen energikälla eftersom det inte finns några större naturliga förekomster och det krävs energi för att producera [[gas]]en men vätet kan användas för att "lagra energi" som sedan kan användas i till exempel en [[bil]]motor. Flera olika sätt att använda vätgas i motorer är under utveckling, men flera av sätten har komplikationer. Om man bara har vätgasen i en [[trycktank]] skulle man inte kunna frakta större mängder gas åt gången. Om man istället fraktar vätet i [[flytande]] form kommer det behövas en så stark behållare att behållarens tyngd ger problem på bilens [[energiförbrukning]] och dessutom behöver man släppa ut lite av vätgasen då och då så att behållaren inte [[explosion|exploderar]]. Ett alternativ är att frakta vätet i form av [[natriumborhydrid]] (NaBH4) som med vatten bildar vätgas. När väte förbränns bildas i princip bara vatten som till skillnad från utsläpp av [[koldioxid]] inte har någon förstärkande verkan på [[växthuseffekt]]en. Den totala miljöbelastningen avgörs dock av vilken primärenergi som används vid framställning av vätgasen. Vid produktion av vätgas med naturgas eller olja som råvara förekommer dock koldioxidutsläpp.

Vätgasens främsta nackdelar är förknippade med lågt energiinnehåll per volymenhet (ca en tredjedel jämfört med biogas) vilket ger upphov till stora kompressionsförluster vid högtryckslagring och -distribution, att den ger upphov till vätgasförsprödning vilket ställer höga och kostnadskrävande materialkrav vid lagring, distribution och användning av vätgasen, att den är lättantändlig, har ett stort brännbarhetsområde i luft och brinner med osynlig låga vilket ur olycksrisk- och säkerhetssynpunkt ej är gynnsamt. Vidare krävs det utveckling av i princip hela kedjan: produktion, lagring, distribution och användning.

== Förekomst ==
[[Fil:Nursery of New Stars - GPN-2000-000972.jpg|vänster|miniatyr|175px|[[NGC 604]] är ett moln av väte i [[triangelgalaxen]]]]
Under extremt lågt tryck, i den [[interstellära rymden]], kan enatomig "gas" finnas eftersom sannolikheten för att två atomer ska kollidera och därmed kunna reagera med varandra är så liten. Vid extremt högt tryck, exempelvis i [[gasjätte|gasjättarna]] [[Jupiter (planet)|Jupiters]] och [[Saturnus]] inre tros förhållandena vara sådana att det finns flytande metalliskt väte.  I [[universum]] som helhet utgör väte 90 % av antalet atomer, motsvarande 75 % av den sammanlagda massan. Större delen av resterande del utgörs av [[helium]]. [[stjärna|Stjärnorna]] består till en överväldigande del av väte, som även är det ämne som står för stjärnornas energiproduktion genom [[fusion]].

== Föreningar ==

På [[jorden]] förekommer väte mest bundet i [[vatten]] (diväteoxid H2O) och inte till så stor del i [[atmosfär]]en. Orsaken är att den lätta vätgasen troligen åkte iväg från planeten när denna bildades. Men på till exempel [[Jupiter]] och [[Saturnus]] finns troligen väte i metallisk form på grund av det höga trycket. [[organisk kemi|Organiska föreningar]] består till stor del av väte och till [[metall]]er binder sig väte främst i [[hydrid]]er och [[hydroxid]]er.
[[Deuterium]] finns i liten halt bland vanligt väte. I vatten finns [[tungt vatten]] (D2O) det vill säga deuteriumoxid men det finns också [[halvtungt vatten]] (HDO) det vill säga en blandning av deuteriums och vanligt vätes oxid.
Väte förekommer även i [[kolväte]].

== Produktion ==
Väte produceras ofta i laboratorier som [[biprodukt]] vid framställning av [[kemisk förening|kemiska föreningar]] och inom [[industri]]n för bland annat att mätta [[omättade fettsyror]].

=== Produktion i laboratorier ===
I laboratorier produceras ofta vätgas genom reaktion mellan en [[metall]] som till exempel [[zink]] eller [[aluminium]] och en ganska stark [[syra]] som till exempel [[saltsyra]] eller [[svavelsyra]] (svavelsyra är bättre eftersom saltsyra ger gasformig [[väteklorid]]).

[[zink|Zn]] + H2[[svavel|S]][[syre|O4]] → ZnSO4 + H2

Vätgas kan också produceras genom [[elektrolys]] av [[vatten]].

2H2O + elektricitet → 2H2 + O2

Eller genom reaktion mellan [[natriumhydroxid]] och [[aluminium]] som producerar [[natriumaluminat]] och vätgas.

2Al + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2

=== Produktion i industrin ===
Industriellt produceras vätgas genom sönderdelning av [[kolväten]], oftast genom sönderdelning av [[naturgas]] med [[vattenånga]] och en [[nickel]][[katalysator]] vid 800 °C.

[[kol|C]]H4 + H2[[syre|O]] → CO + 3H2

[[Kolmonoxid]]en som bildas kan också användas för att tillverka vätgas tillsammans med vattenånga över en [[järnoxid]]katalysator.

CO + H2O → CO2 + H2

== Historia ==
År [[Vetenskapsåret 1766|1766]] framställde engelsmannen [[Henry Cavendish]] en brännbar gas genom att lösa metaller, till en början [[kvicksilver]], i syra. [[Vetenskapsåret 1783|1783]] visade han att denna förbränning bildade vatten; [[Vetenskapsåret 1784|1784]] gick fransmannen [[Antoine Lavoisier]] omvända vägen genom att framställa vätgas från vattenånga som han ledde genom ett glödande järnrör. Lavoisier gav den brännbara gasen namnet ''hydrogéne'' (från [[grekiska]] ''ὕδορ'' [hydor], vatten, och ''γεννάω'' [gennaô], jag bildar). [[Pehr von Afzelius]] och [[Anders Gustaf Ekeberg]] föreslog [[Vetenskapsåret 1795|1795]] det svenska namnet ''väte''.

Ett av dess första användningsområden var [[ballong]]er, och den producerades då i stor skala genom att blanda [[svavelsyra]] med [[järn]]. [[Deuterium]] påvisades först av [[Harold C. Urey|Harold C Urey]], som framställde det genom att destillera en mängd vatten flera gånger om. Han fick [[Vetenskapsåret 1934|1934]] ett nobelpris för denna upptäckt. Samma år upptäcktes [[tritium]] av [[Ernest Rutherford]].

== Se även ==
* [[syra]]
* [[pH]]
* [[antiväte]]
* [[bränslecell]]
* [[periodiska systemet]]
* [[stjärna]]
* [[vätebindning]]
* [[hydrid]]
{{commonscat|Hydrogen}}

== Källor ==
<references />
* Los Alamos National Laboratory's Chemistry Division: Periodic Table of the Elements, [http://periodic.lanl.gov/elements/1.html hydrogen]
* WebElements Periodic Table: [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/H/hist.html Hydrogen, Historical information]
* Per Enghag: ''Jordens grundämnen och deras upptäckt'' (2000, Industrilitteratur)
{{Rekommenderad}}

{{Periodiska systemet navbox}}

[[Kategori:Grundämnen]]
[[Kategori:Väte| ]]
[[Kategori:Raketbränslen]]
[[Kategori:Förpackningsgaser]]
[[Kategori:Wikipedia:Basartiklar]]

{{Link FA|de}}
{{Link FA|en}}
{{Link FA|es}}
{{Link FA|eu}}
{{Link FA|lmo}}
{{Link FA|nl}}
{{Link FA|pt}}
{{Link GA|ja}}
{{Link GA|no}}
{{Link GA|zh-classical}}
{{UA|af}}
{{UA|ro}}

[[af:Waterstof]]
[[als:Wasserstoff]]
[[am:ሃይድሮጅን]]
[[ang:Wætertimber]]
[[ar:هيدروجين]]
[[an:Hidrochén]]
[[ast:Hidróxenu]]
[[gn:Tatavevýi]]
[[az:Hidrogen]]
[[bn:হাইড্রোজেন]]
[[zh-min-nan:Chúi-sò͘]]
[[ba:Водород]]
[[be:Вадарод]]
[[be-x-old:Вадарод]]
[[bg:Водород]]
[[bar:Wassastoff]]
[[bs:Vodonik]]
[[br:Hidrogen]]
[[ca:Hidrogen]]
[[cv:Водород]]
[[ceb:Hidroheno]]
[[cs:Vodík]]
[[co:Idrogenu]]
[[cy:Hydrogen]]
[[da:Brint]]
[[de:Wasserstoff]]
[[dv:ހައިޑްރަޖަން]]
[[nv:Háájiʼjin]]
[[et:Vesinik]]
[[el:Υδρογόνο]]
[[en:Hydrogen]]
[[myv:Ведь чачтый]]
[[es:Hidrógeno]]
[[eo:Hidrogeno]]
[[eu:Hidrogeno]]
[[fa:هیدروژن]]
[[hif:Hydrogen]]
[[fo:Hydrogen]]
[[fr:Hydrogène]]
[[fy:Wetterstof]]
[[fur:Idrogjen]]
[[ga:Hidrigin]]
[[gv:Hiddragien]]
[[gd:Haidridean]]
[[gl:Hidróxeno]]
[[gu:ઉદજન]]
[[hak:Khîn]]
[[xal:Үстөр]]
[[ko:수소]]
[[haw:Haikokene]]
[[hy:Ջրածին]]
[[hi:हाइड्रोजन]]
[[hsb:Wodźik]]
[[hr:Vodik]]
[[io:Hidrogeno]]
[[ilo:Hidróheno]]
[[id:Hidrogen]]
[[ia:Hydrogeno]]
[[os:Донгуыр]]
[[is:Vetni]]
[[it:Idrogeno]]
[[he:מימן]]
[[jv:Hidrogen]]
[[kn:ಜಲಜನಕ]]
[[ka:წყალბადი]]
[[kk:Сутегі]]
[[sw:Hidrojeni]]
[[kv:Вачужысь]]
[[ht:Idwojèn]]
[[ku:Hîdrojen]]
[[ky:Суутек]]
[[mrj:Водород]]
[[lez:Водород]]
[[la:Hydrogenium]]
[[lv:Ūdeņradis]]
[[lb:Waasserstoff]]
[[lt:Vandenilis]]
[[lij:Idrogeno]]
[[li:Waterstof]]
[[ln:Idrojɛ́ní]]
[[jbo:cidro]]
[[lmo:Idrògen]]
[[hu:Hidrogén]]
[[mk:Водород]]
[[ml:ഹൈഡ്രജൻ]]
[[mt:Idroġenu]]
[[mi:Hauwai (pūmotu)]]
[[mr:हायड्रोजन]]
[[arz:هايدروجين]]
[[ms:Hidrogen]]
[[mdf:Ведьшачфты]]
[[mn:Устөрөгч]]
[[my:ဟိုက်ဒရိုဂျင်]]
[[nah:Āyōcoxqui]]
[[nl:Waterstof (element)]]
[[nds-nl:Waeterstof]]
[[ne:उदजन]]
[[new:हाइड्रोजन]]
[[ja:水素]]
[[frr:Wååderstuf]]
[[pih:Hiidrojen]]
[[no:Hydrogen]]
[[nn:Hydrogen]]
[[nov:Hidrogene]]
[[oc:Idrogèn]]
[[mhr:Вӱдеж]]
[[uz:Vodorod]]
[[pa:ਹਾਈਡ੍ਰੋਜਨ]]
[[pnb:ہائیڈروجن]]
[[pap:Hidrogeno]]
[[ps:هايډروجن]]
[[koi:Ваувтыр]]
[[km:អ៊ីដ្រូសែន]]
[[nds:Waterstoff]]
[[pl:Wodór]]
[[pnt:Υδρογόνον]]
[[pt:Hidrogénio]]
[[ksh:Wasserstoff]]
[[ro:Hidrogen]]
[[qu:Yakuchaq]]
[[rue:Гідроґен]]
[[ru:Водород]]
[[sa:उदजन]]
[[sc:Idrogeno]]
[[sco:Hydrogen]]
[[stq:Woaterstof]]
[[sq:Hidrogjeni]]
[[scn:Idrògginu]]
[[si:හයිඩ්‍රජන්]]
[[simple:Hydrogen]]
[[sk:Vodík]]
[[sl:Vodik]]
[[so:Hydrogen]]
[[ckb:ھایدرۆجین]]
[[sr:Водоник]]
[[sh:Vodik]]
[[su:Hidrogén]]
[[fi:Vety]]
[[tl:Hidroheno]]
[[ta:நீரியம்]]
[[tt:Водород]]
[[te:హైడ్రోజన్]]
[[th:ไฮโดรเจน]]
[[tg:Ҳидроген]]
[[tr:Hidrojen]]
[[uk:Водень]]
[[ur:آبساز]]
[[ug:ھىدروگېن]]
[[vec:Idrògeno]]
[[vep:Vezinik]]
[[vi:Hiđrô]]
[[wa:Idrodjinne]]
[[zh-classical:氫]]
[[vls:Woaterstof]]
[[war:Hidroheno]]
[[wuu:氢]]
[[yi:הידראגען]]
[[yo:Háídrójìn]]
[[zh-yue:氫]]
[[diq:Hidrocen]]
[[bat-smg:Ondėnilis]]
[[zh:氢]]