Redigerer Hydrogen

{{Infoboks grunnstoff|
navn=Hydrogen
|symbol=H
|atomnummer=1
|utseende=fargeløs [[Fil:H,1.jpg|frameless|upright]]
|gruppe=1
|periode=1
|blokk=s
|kjemisk gruppe=[[ikke-metall]]
|atomvekt=1,00794 [[Atommasseenhet|u]]
|empirisk atomradius=25&nbsp;[[Picometer|pm]]
|kalkulert atomradius=53&nbsp;pm
|kovalent radius=37&nbsp;pm
|van der Waal-radius=120&nbsp;pm
|elektronkonfigurasjon=1s<sup>1</sup>
|elektroner per energinivå=1
|oksidasjonstilstander=1
|krystallstruktur=heksagonal
|stofftilstand=gass
|smeltepunkt=-259,14&nbsp;°[[Celsiusskalaen|C]]
|kokepunkt=-252,87&nbsp;°C
|molart volum=1,142•10<sup>-5</sup>&nbsp;m³/mol
|tetthet=0,0899&nbsp;[[Kilogram|kg]]/m³
|hardhet=MV
|kritisk temperatur=-241,15&nbsp;°C
|kritisk trykk=13,15&nbsp;bar
|kritisk tetthet=30,12&nbsp;g/L
|fordampningsvarme=0,44936&nbsp;kJ/[[Mol (enhet)|mol]]
|smeltevarme=0,05868&nbsp;kJ/mol
|damptrykk=209&nbsp;[[Pascal (enhet)|Pa]] ved 23&nbsp;[[Kelvin|K]]
|lydfart=1&nbsp;270&nbsp;m/s ved 298,15&nbsp;K
|elektronegativitet=2,2
|spesifikk varmekapasitet=14&nbsp;304&nbsp;[[Joule|J]]/(kg•K)
|elektrisk ledningsevne=0 [[Siemens (enhet)|S]]/m
|termisk ledningsevne=0,1815&nbsp;[[Watt|W]]/(m•K)
|første ionisasjonspotensiale=1&nbsp;312&nbsp;kJ/mol
|andre ionisasjonspotensiale=
|tredje ionisasjonspotensiale=
}}
'''Hydrogen''', tidligere kalt '''vannstoff''',<ref>{{Kilde oppslagsverk|tittel=hydrogen|url=http://snl.no/hydrogen|oppslagsverk=Store norske leksikon|dato=2018-05-23|besøksdato=2019-09-22|språk=no|fornavn=Per K.|etternavn=Kofstad}}</ref> er et [[grunnstoff]] med kjemisk symbol '''H''' og [[atomnummer]] 1. Ved [[standard trykk og temperatur|standard temperatur og trykk]] er den en fargeløs, luktfri, [[ikke-metall]]isk, enverdig, særdeles brennbar [[toatomig|to-atomig]] [[gass]] (H<sub>2</sub>). Med en [[molar masse]] på bare 1,00794 g/[[mol (enhet)|mol]], er hydrogen det letteste grunnstoffet av alle og [[hydrogenatom]]et det enkleste [[atom]]et.

Hydrogen er det vanligste grunnstoffet i [[universet]], med en andel på anslagsvis 75 % av universets totale masse. [[Stjerne]]r i [[Hovedserien (astronomi)|hovedserien]] består hovedsakelig av hydrogen i [[Plasma (fysikk)|plasmaform]]. Rent hydrogen er relativt sjeldent i naturlig tilstand på [[Jorden]]. Hydrogen for kommersiell bruk blir vanligvis framstilt fra [[hydrokarbon]]er som [[metan]]. Hydrogen i ren tilstand brukes i [[ammoniakk]]-produksjon, til foredling av [[fossilt brensel]] (som f.eks [[krakking]]), og som drivstoff i [[brenselcelle]]r. Hydrogen kan også framstilles ved [[elektrolyse]] av [[vann]], men man benytter i dag primært [[naturgass]] fordi dette siden 1960-tallet har vært billigere.

Den vanligste [[isotop]]en i hydrogen i naturlige forekomster, protium, består av ett enkelt [[proton]] og ingen [[nøytron]]er. I ioniske forbindelser kan det være enten positivt ladd (som [[kation]] bestående av et enkelt proton) eller negativt ladd (som [[anion]], kjent som et hydrid). Hydrogen kan danne [[kjemisk forbindelse|kjemiske forbindelser]] med de fleste andre grunnstoffene, og det finnes i vann og i de fleste [[organisk forbindelse|organiske forbindelser]]. Hydrogen spiller en spesielt viktig rolle i syre-base-kjemi, som i mange tilfeller involverer bytte av protoner mellom løselige molekyler. Som eneste nøytrale [[atom]], og på grunn av sin relativt enkle oppbygning, har hydrogen spilt en nøkkelrolle i utviklingen av [[kvantemekanikk]].

Hydrogen er en energibærer. Det betyr at hydrogen ikke er en direkte energikilde, slik som sollys og vindenergi, men at det er en bærer av energi, som vi kan utnytte når det passer oss.<ref>{{Kilde www|url=http://ungenergi.no/energibaerere/ovrige-energibaerere/hydrogen/ |tittel=Hydrogen {{!}} UngEnergi|besøksdato=2016-09-01 |verk=ungenergi.no}}</ref><ref name=gemi2023>{{cite web |last1=Haugan |first1=Idun |title=Hydrogen fra A til Å |url=https://gemini.no/2023/02/hydrogen-fra-a-til-a/ |website=[[Gemini (nettsted)|Gemini.no]] |language=nb-NO |date=28. februar 2023}}</ref>

== Kjemiske og fysiske egenskaper ==
[[Fil:Electron shell 001 Hydrogen.svg|thumb|left|[[Hydrogenatom]]et inneholder bare et elektron i en 1s-bane i sitt [[elektronskall]].]]
Hydrogen er det letteste grunnstoffet, og den vanligste [[isotop]]en består av kun ett [[proton]] og ett [[elektron]]. Under [[Standard trykk og temperatur|STP]] danner hydrogen en to-atomig gass, H<sub>2</sub>, med et kokepunkt på bare 20,27&nbsp;[[Kelvin|K]] og et smeltepunkt på 14,02&nbsp;K. Under ekstremt høyt trykk, som finnes i sentrum av [[gasskjempe]]r, går hydrogen over til å bli et flytende [[metall]] (se [[metallisk hydrogen]]). Under det ekstremt lave trykket man finner i [[universet|verdensrommet]], har hydrogen en tendens til å eksistere som enkeltatomer siden det rett og slett ikke er mulig for dem å gå sammen.

Dette grunnstoffet spiller en viktig rolle ved å tilføre universet energi gjennom proton-proton-reaksjon og karbon-nitrogen-syklusen. (Dette er [[kjernefysikk|kjernefusjon]]-prosesser som avgir enorme mengder energi ved å kombinere to hydrogenkjerner til én [[helium]]kjerne.)

=== Forbrenning ===

Hydrogengass er svært brennbar, og vil kunne brenne med så lave konsentrasjoner som 4 % H<sub>2</sub> i luft. Forbrenning av hydrogen vil avgi 286 [[joule|kJ]]/[[mol (enhet)|mol]]. Hydrogen forbrenner etter følgende [[ligning (kjemi)|reaksjonsligning]]:

:: 2 H<sub>2</sub>(g) + O<sub>2</sub>(g) → 2 H<sub>2</sub>O(l) + 572 kJ/mol

Når hydrogen blandes med [[oksygen]], vil blandingen eksplodere ved antenningen i et stor spekter av blandingsforhold. Hydrogen brenner aggressivt i [[luft]]. Rene hydrogen-oksygenflammer er nærmest usynlig for det blotte øye. Dette gjør at det er vanskelig å oppdage visuelt at en hydrogenlekkasje brenner. En annen karakteristikk med hydrogenflammer er at de stiger raskt opp med gassene i lufta, noe som gjør at skadomfanget av en hydrogenbrann som regel vil være mindre enn for branner i f.eks [[hydrokarbon]]er.
[[Fil:Emissions Spectra.webm|miniatyr|Hydrogenspektrum-test]]
Hydrogens [[tenntemperatur]] er ca. 500 °[[Celsiusskalaen|C]], og teoretisk [[flammepunkt]] er –253&nbsp;°C. Flammepunktet er teoretisk fordi det ved denne temperaturen ikke finnes oksiderende materiale (oksygen) som er nødvendig for forbrenning.

H<sub>2</sub> reagerer også direkte med andre oksiderende grunnstoffer. En spontanreaksjon kan oppstå i romtemperatur med [[klor]] og [[fluor]], noe som vil danne [[hydrogenhalid]]ene [[saltsyre|hydrogenklorid]] og [[flussyre|hydrogenflurid]].

[[Chemical Abstracts Service|CAS]]-nummer: 1333-74-0

== Historie ==

=== Oppdagelsen av hydrogen ===

Hydrogengass (H<sub>2</sub>) ble første gang kunstig framstilt og beskrevet av Phillip von Hohenheim (også kjent som [[Paracelsus]], 1493–1541). Hydrogenet ble den gang framstilt ved å blande [[metall]]er med sterke syrer. Han var imidlertid ikke klar over at den brennbare [[gass]]en som ble framstilt gjennom den [[kjemisk reaksjon|kjemiske reaksjonen]] som etterfulgte, var et nytt [[grunnstoff]].

I 1671 gjenoppdaget og beskrev [[Robert Boyle]] den kjemiske reaksjonen som oppstår ved blanding av jernspon i fortynnede syrer, som resulterte i hydrogengass.

I 1766 ble [[Henry Cavendish]] den første til å oppdage hydrogen som et eget særskilt substans, ved å identifisere gassen fra metall-syre-reaksjonen som «ikkebrennbar luft». Han fant videre ut at gassen produserte [[vann]] ved [[forbrenning]]. Cavendish støtte på hydrogen da han gjorde eksperimenter med [[syre]]r og [[kvikksølv]]. Selv om han feilaktig antok at hydrogenet som oppstod, var en frigjort del av kvikksølvet (og ikke til en del av syren), var han fortsatt i stand til å gi en nøyaktig beskrivelse av flere av hydrogens nøkkelegenskaper. Det er vanligvis [[Henry Cavendish]] som blir kreditert for oppdagelsen av hydrogen.

I 1783 gav [[Antoine Lavoisier]] det nye grunnstoffet navnet hydrogen, da han sammen med [[Pierre-Simon Laplace|Laplace]] hadde gjentatt Cavendishs oppdagelse av at hydrogen produserer vann ved forbrenning.

=== Hydrogens rolle i kvanteteoriens historie ===

På grunn av hydrogens forholdsvis enkle atomstruktur, bestående av et [[proton]] og et [[elektron]], har [[hydrogenatom]]et, sammen med det spekter av lys produsert eller absorbert av det, vært sentralt i utformingen av teorien om atomets struktur. Videre har den tilsvarende enkle oppbygningen av hydrogenmolekylet og det tilhørende [[kation]]et H<sub>2</sub><sup>+</sup> tillatt en mere komplett forståelse av naturen bak [[kjemiske bindinger]], som fulgte kort tid etter utviklingen av [[kvantemekanikk|kvantemekanisk behandling]] hydrogenatomet på 1920-tallet.

=== Hydrogen varmer opp Jorden ===
Solens energiproduksjon er et resultat av [[kjernefysisk fusjon]] av hydrogen. Hvert sekund fusjoneres fire millioner tonn hydrogen på [[solen]] og omdannes til [[helium]] og [[energi]]. Energimengden som hvert sekund mottas av [[Jorden]], er produsert ved fusjonering av bare to kilo hydrogen. Utregningen er slik: Hver kvadratmeter av Jordens [[atmosfære]] tar imot ca. 1&nbsp;000 [[Watt]] solstråling. Utvides dette til å dekke hele planeten, er total mengde lysenergi som varmer opp Jorden, ca. 150&nbsp;000 billioner Watt. Bruker man [[masseenergiloven]] {{nowrap|''m {{=}} E''/''c''<sup>2</sup>}}, erstatter ''E'' med 150&nbsp;000 billioner Watt og ''c'' med [[lyshastighet]]en 300&nbsp;000 km/s, er resultatet ca. 0,5&nbsp;kg/s.<ref>David Bodanis: ''E = mc<sup>2</sup>'', forlaget Gyldendal, Oslo 2001, ISBN 82-525-4948-9</ref>

== Naturlige forekomster ==

[[Fil:Nursery_of_New_Stars_-_GPN-2000-000972.jpg|left|thumb|[[NGC 604]], et gigantisk område av ionisert hydrogen i [[Triangelgalaksen]]]] Hydrogen er det mest vanlige grunnstoffet i universet, og utgjør 75% av normal materie etter [[masse]] og over 90% etter antall [[atom]]er.<ref>{{Kilde www
 |url=http://education.jlab.org/itselemental/ele001.html
 |tittel=Hydrogen
 |besøksdato=2011-05-05
 |utgiver=Jefferson Lab
}}</ref> Grunnstoffet finnes i store mengder i [[stjerne]]r og kjempe-gassplaneter. I forhold til den store forekomsten ellers er hydrogen veldig sjeldent i [[Jorden|Jordas]] atmosfære ([[Parts per million|ppm]] etter volum). Den mest vanlige kilden for dette grunnstoffet er [[vann]], som består av to deler hydrogen og en del [[oksygen]] (H<sub>2</sub>[[oksygen|O]]). Andre kilder er de fleste former av organisk materie (for tiden alle livsformer), [[kull]], [[fossilt brensel]] og [[naturgass]]. [[Metan]] ([[Karbon|C]]H<sub>4</sub>), som er et biprodukt av organisk forråtnelse, blir en viktigere kilde til hydrogen.

Hydrogen kan oppstå på flere måter: [[damp]] fra oppvarmet [[karbon]], spaltning av [[hydrokarbon]]er vha varme, reaksjon mellom
[[natriumhydroksid|natriumhydroksid (kaustisk soda)]] eller [[kaliumhydroksid|kaliumhydroksid (KOH)]] og [[aluminium]], vann [[elektrolyse]], eller det spaltes av [[syre]]r ved reaksjon med visse [[metall]]er.

I kommersiell produksjon blir [[naturgass]] vanligvis spaltet og skaper "Grått hydrogen" og CO<sub>2</sub>. "Blått hydrogen" krever at [[Karbonfangst og -lagring|denne CO<sub>2</sub> lagres]].<ref name=gemi2023/>

== Anvendelser ==

=== Industrielle anvendelser ===
Store mengder hydrogen trengs industrielt, særlig i [[Haber-Bosch-prosessen]] i [[ammoniakk]]produksjon, i [[hydrogenerering]] av [[fett]] og [[Droge|oljer]], og i produksjonen av [[metanol]] (tresprit). Hydrogen brukes også i [[hydrodealkylering]], [[avsvovling med hydrogen]] og [[hydrokrakking]].

==== Energibærer ====
Hydrogen kan brukes som [[energibærer]] til mange forskjellige applikasjoner, og forbindes vanligvis som drivstoff til et [[hydrogendrevet kjøretøy]], hvor man frigjør energien lagret i hydrogengassen i en [[brenselcelle]]. Man kan også forbrenne hydrogen i en [[motor]], men industrien har i stor grad gått bort fra den teknologien, siden brenselceller omdanner energien mye mer effektivt. Hydrogen kan brukes også som energibærer til strømsaggregater, for eksempel tilfeller hvor støy og forurensing er viktige elementer, eller hvor aggregatet ligger langt fra strømnettet og man har et høyt krav til oppetid.

Fordelene med hydrogen som [[energibærer]] er at hydrogen per masse har en energitetthet som er tre ganger så høy som tradisjonelle [[drivstoff]] som bensin og diesel, og at det ikke fører til andre utslipp enn vanndamp når hydrogen og oksygen omdannes til elektrisitet i en brenselcelle. Utfordringen er at hydrogen er en svært voluminøs [[gass]], og er derfor mer krevende å håndtere og distribuere enn tradisjonelle drivstoff. For distribusjon av hydrogen er 200-bar flaskepakker eller flytende hydrogen den mest anvendte metoden. Noen steder finnes det også dedikerte gassledninger for hydrogen. En rekke hydrogenforbrukere løser imidlertid denne utfordringen gjennom å produsere hydrogengassen samme sted den forbrukes eller fylles på kjøretøyet.

==== Andre anvendelser ====
* Grunnstoffet brukes i produksjonen av [[saltsyre]], til [[sveising]] og til reduksjon av metallisk [[malm]].
* Det blir brukt som [[rakettdrivstoff]].
* Flytende hydrogen er brukt i [[kryogenisk]] forskning, bl.a. [[superleder|superkonduktivitetsforskning]].
* Siden hydrogen er fjorten og en halv gang lettere enn luft, ble det tidligere ofte brukt som løftekraften i [[ballong]]er og [[luftskip|zeppelinere]]. Dette ble derimot sterkt innskrenket da [[Luftskipet «Hindenburg»|Hindenburgkatastrofen]] viste offentligheten at gassen var alt for farlig til dette formålet.
* [[Deuterium]], en isotop (hydrogen-2) av hydrogen brukes i kjernereaksjoner som en moderator for å bremse ned [[nøytron]]er. Deuteriumsammensetninger brukes også innen [[kjemi]] og [[biologi]] i studier av [[isotopeffekt]]er.
* [[Tritium]] (hydrogen-3), som blir produsert i [[kjernereaktor]]er, brukes i bygging av [[kjernefysiske våpen|hydrogenbomber]]. Det blir også brukt som en strålingskilde i selvlysende maling.
* Hydrogen brukes i liten omfang som drivstoff til [[hydrogendrevet kjøretøy|hydrogendrevne kjøretøy]].<ref name=gemi2023/>

== Etymologi ==

Hydrogen er [[Frankrike|fransk]] for ''vann-skaper'', fra [[Hellas|gresk]] ''hudôr'', «vann» og ''gennen'', «generere» og ble først oppdaget som et eget stoff i [[1766]] av [[Henry Cavendish]]. [[Antoine Lavoisier]] ga grunnstoffet sitt navn.

== Kjemiske forbindelser ==

Som den letteste av alle [[gass]]er danner hydrogen kjemiske forbindelser med de fleste andre [[grunnstoff]]er. Hydrogen har en middels [[elektronegativitet]] på 2,2 og kan være det minst metalliske eller det mest metalliske i sine forbindelser. Førstnevnte kalles [[hydrid]]er og er oftest forbindelser mellom hydrogen og [[metall]]er, der hydrogen foreligger enten som H<sup>-</sup> [[ioner]] eller som et oppløst stoff inni det andre grunnstoffet (f.eks. [[palladium]]-hydrid). Sistnevnte er helst [[kovalent binding|kovalente forbindelser]], da H<sup>+</sup> ionet bare ville være en kjerne bestående av et [[proton]] som ville ha en sterk tendens til å tiltrekke seg [[elektron]]er. Begge varianter danner [[syre]]r, men i sure løsninger ses ioner som H<sub>3</sub>O<sup>+</sup> idet protoner fester seg til andre [[molekyl]]er.
<!--Hmm... Den siste setningen var ikke helt god. Bør fikses.-->

I luft reagerer hydrogen med [[oksygen]] og danner [[vann]], H<sub>2</sub>O. Det frigjøres mye [[energi]], og reaksjonen er [[eksplosjon]]sartet. [[Deuterium]]-oksid, eller D<sub>2</sub>O, kalles vanligvis [[tungtvann]]. Hydrogen inngår også i en mengde forbindelser med [[karbon]]. Fordi slike forbindelser utgjør hovedbestanddelen av alle kjente levende [[organisme]]r kalles de [[organisk forbindelse|organiske forbindelser]], og læren om disse kalles [[organisk kjemi]].

== Tilstandsformer ==

Under normale betingelser er hydrogengass en blanding av to ulike slags [[molekyl]]er som har forskjellig [[spinn]] i [[atomkjerne]]ne. De to formene kalles orto- og para-hydrogen (som ikke er det samme som [[isotop]]er, se nedenfor). I orto-hydrogen er kjernespinnet parallelt (danner en [[triplett]]), mens det i para-hydrogen er antiparallelt (danner en [[singlett]]). Ved [[standard trykk og temperatur|standardbetingelser]] består hydrogen av ca. 25 % av para-formen og 75 % av orto-formen, den såkalt normale formen. Likevektsforholdet mellom de to er [[temperatur]]avhengig, men fordi orto-formen har høyere [[energi]] er den ikke stabil i ren tilstand. Ved lave temperaturer, omkring kokepunktet til hydrogen, foreligger nesten utelukkende para-formen.

Forvandlingen mellom de to formene er en treg prosess, og hvis hydrogen nedkjøles og [[kondensasjon|kondenseres]] raskt, opprettholdes en høy andel av orto-formen. Dette har stor betydning ved industriell fremstilling og lagring av flytende hydrogen fordi orto-para forvandlingen frigjør mer varme enn [[fordampningsvarme]]n, og mye hydrogen kan gå tapt ved [[fordampning]] gjennom flere dager etter kondenseringen. Derfor brukes [[katalysator]]er for orto-para forvandlingen under nedkjøling av hydrogen. De to formene har også litt forskjellige [[fysikk|fysiske]] egenskaper. For eksempel er [[smeltepunkt]]et og [[kokepunkt]]et til para-hydrogen omtrent 0,1&nbsp;[[kelvin|K]] lavere enn for orto-hydrogen.

[[Fil:Liquid hydrogen bubblechamber.jpg|thumb|Spor av flytende hydrogen i et [[boblekammer]].]] 
=== Gassform === 
Isolert ved normalt trykk består hydrogengass av diatomiske molekyler (H<sub>2</sub>). Hydrogenmolekylet er bundet sammen ved hjelp av en [[Kovalent binding|kovalent]] [[sigmabinding]].

=== Flytende form === 
Ved normalt trykk inntar hydrogen flytende form mellom 14,025 K (-259&nbsp;°C) og 20,268 K (-253 &nbsp;°C). Flytende hydrogen brukes i [[boblekammer|boblekamre]] og som en kjølevæske i laboratorier.

=== Fast form === 
På samme måte som [[karbon]] kan opptre både som [[diamant]] og [[grafitt]] vil hydrogen i fast form inneha forskjellige egenskaper ved forskjellig trykk og temperatur. Disse ulike tilstandene kalles ''faser''. Eksperimentelle data har vist at hydrogen i fast form ikke leder [[elektrisitet]] og det er dermed [[ikke-metall]]isk. Dette motsier tidligere [[teori]]er om [[metallisk hydrogen]]. Et av problemene med studiet av hydrogen er at det krever høyt trykk for å få hydrogen i fast form, og også at de lette atomkjernene er lite villige til å samhandle med [[røntgenstråling]], noe som resulterer i [[diffraksjon]]smønster med lav oppløsning.

==== Teorier om fast metallisk hydrogen ==== 
I 1926 teoretiserte forskeren J.D. Bernard at alle stoffer ved høyt nok [[trykk]] vil anta en [[metall]]isk form. I 1935 foreslo to forskere at hydrogen kunne gå over i metallisk form ved et trykk på ca {{Formatnum:250000}} [[Atmosfærisk trykk|atmosfærer]].<ref name="Peter P 1997">Peter P. Edwards og Friedrich Hensel "Will solid hydrogen ever be metal?, artikkel i [[Nature]] sidene 621 - 622 (14 Aug 1997)"</ref> Metallisk hydrogen antas å være [[Superleder|superledende]] ved normal romtemperatur, og dette kombinert med en nysgjerrighet om hva som skjer inne i de store [[Gasskjempe|gassplanetene]] (som består hovedsakelig av hydrogen under høyt trykk) har gjort metallisk hydrogen til et interessant område for forskning.

==== Ikke-metallisk fast hydrogen i ulike faser ==== 
Når hydrogen komprimeres under høyt trykk dannes et ikke-metallisk, fast stoff, ''fase I'', der diatomiske hydrogenmolekyler sitter heksagonalt tettpakket i et [[Krystallstruktur|krystallgitter]] og roterer fritt. Ved temperaturer under 120 K fryser molekylene i en (tilfeldig) bestemt retning. Dette kalles ''fase II''. Ved trykk over 1,5 millioner atmosfærer oppstår også en ''fase III'' av hydrogen i fast form der samhandling med [[infrarød stråling]] antyder at det diatomiske molekylet er polarisert til en permanent dipol. Om flere faseendringer inntreffer ved enda høyere trykk det er delte meninger om. Noen mener at polariseringen vil øke slik at strukturen kan beskrives som ioner av type H<sup>+</sup> og H<sup>-</sup>, mens andre mener at hydrogenet vil være et fast metall<ref name="Peter P 1997" /> En tredje hypotese er at hydrogen ved høyere trykk og temperatur vil bli omdannet til en væske som, avhengig av det omgivende magnetfeltet, enten kan være en [[Superfluid|supervæske]] eller [[superleder]].<ref>Egor Babaev, Asle Sudbø, N. W. Ashcroft "A superconductor to superfluid phase transition in liquid metallic hydrogen" Nature  431, 666 - 668 (07 Oct 2004)</ref> En teoretisk studie fra 2007 hevder at en modell for fast hydrogen i samsvar med empiriske data fra fase III skal være stabil opp til 4,2 millioner atmosfærer.<ref>Chris J. Pickard1, Richard J. Needs2"Structure of phase III of solid hydrogen" artikkel i Nature Physics 3, side 473–476 (2007)</ref>

== Isotoper ==

[[Fil:Hydrogen.svg|thumb|left|Protium, den mest vanlige av hydrogens [[isotop]]er, har et [[proton]] og et [[elektron]]. Det er den eneste stabile isotopen uten noe [[nøytron]].]] Det er tre kjente naturlige [[isotop]]er av hydrogen, <sup>1</sup>H, <sup>2</sup>H og <sup>3</sup>H. Andre svært ustabile isotoper (<sup>4</sup>H til <sup>7</sup>H) av hydrogen har blitt framstilt i laboratorier, men disse er ikke observert i naturen.

# Den vanligste isotopen, [[protium]] (<sup>1</sup>H), har ett [[proton]] og ingen [[nøytron]]er i kjernen. Denne isotopen er stabil og utgjør 99,985 % av naturlig hydrogen.
# Tungt hydrogen, [[deuterium]] (<sup>2</sup>H eller [[deuterium|D]]), har ett proton og ett nøytron. Denne isotopen er også stabil og utgjør ca. 1/6400 eller 0,015 % av naturlig hydrogen. Forholdstallet mellom deuterium og protium bestemmes ut fra [[VSMOW]] standard vann. Ca. 1/3200 av naturlig vann er «halvtungt» vann, DHO, og en enda mindre andel er [[tungtvann]], D<sub>2</sub>O.
# Supertungt hydrogen, den [[radioaktivitet|radioaktive]] isotopen [[tritium]] (<sup>3</sup>H eller [[tritium|T]]), har ett proton og to nøytroner. I naturlig hydrogen finnes ett [[atom]] tritium blant 10<sup>17</sup>–10<sup>18</sup> atomer vanlig hydrogen. [[Halveringstid]]en for tritium er 12,35&nbsp;år.

Hydrogen er det eneste grunnstoffet med forskjellige navn for sine isotoper. Symbolene [[deuterium|D]] og [[tritium|T]] er imidlertid ikke offisielt anerkjent.

== Forsiktighetsregler ==

Hydrogen er en svært brennbar gass. Den reagerer også voldsomt med [[klor]] og [[fluor]].

== Produksjon ==

Den mest økonomiske metoden å produsere hydrogen på er dampreformering av hydrokarboner, og da særlig naturgass (metan). I tillegg blir en god del produsert ved kunstgjødselfabrikker som siden bruker hydrogenet til å produsere ammoniakk, som brukes videre i prosessen. Noen industrielle prosesser har også hydrogen som biprodukt, særlig klor-alkali elektrolyse produserer større mengder hydrogen.<ref>{{Språkikon|en|Engelsk}}{{Kilde www
 |url=http://www.eia.gov/oiaf/servicerpt/hydro/appendixc.html
 |tittel=The Impact of Increased Use of Hydrogen on Petroleum Consumption and Carbon Dioxide Emissions
 |besøksdato=2012-10-22
 |utgiver=U.S. Energy Information Administration
}}</ref>

I tillegg kan hydrogen produseres fra elektrolyse av vann. Dette er ikke konkurransedyktig prismessig i forhold til hydrogen produsert fra naturgass, men kan produseres av et lite apparat, og krever ikke et industrielt anlegg. Dette gjør at det kan være den mest økonomiske metoden på avsidesliggende steder. I Norge ble hydrogen tidligere produsert i større mengder på Vemork i Rjukan i årene 1929-1970, med vannkraft som energikilde.<ref>{{Språkikon|no|Norsk}}{{Kilde www
 |url=https://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:WRgMgtgE3uMJ:brage.bibsys.no/riksant/retrieve/1786/verdensarv_norsk_industriarv_saeland.pdf+&hl=en&pid=bl&srcid=ADGEEShuqIl0eJjVsnJxrdt9dOdcDDOOZSp_Zj65gkGmcRx0MnTp1j42Kn_e4wwtv1q12xunvIOLuaFuRcs-asLyQE6OggqJxObjCMGmD7GPFXqSqKAo0ID4dNmo64Sj5kx28RJn-cSR&sig=AHIEtbSxtP8CXWsM53ZQWeEkOqFrHBPdzA
 |tittel=Om kraftstasjonen, industrien, krigen og museet.
 |besøksdato=2012-10-23
 |utgiver=
}}</ref>

=== Dampreformering ===

==== Konvensjonell dampreformering ====
Dampreformering av naturgass er den billigste og mest brukte fremstillingsmetoden, og står for om lag halvparten av verdens hydrogenproduksjon. Litt forenklet kan den beskrives:

CH<sub>4</sub> + 2 H<sub>2</sub>O → 4 H<sub>2</sub> + CO<sub>2</sub>

[[Naturgass]] består hovedsakelig av metan (CH<sub>4</sub>), samt en del tyngre hydrokarboner og karbondioksid (CO<sub>2</sub>). Ved å tilføre metanet vanndamp med høy temperatur, får man dannet karbonoksid og hydrogen. Dette foregår ved 800&nbsp;°C over en nikkelkatalysator.

I tillegg til naturgassen som inngår i reaksjonsprosessen, tilføres ca. 1/3 ekstra naturgass som energi for å drive reaksjonene. Det utvikles stadig nye metoder for å øke effektiviteten, og ved bedre håndtering av varmen er det mulig å øke utnyttelsesgraden til over 85 %.

Reformering fra naturgass gir imidlertid ikke rent hydrogen, det blir også dannet noe CO2. Om lag 75 % av den produserte gassen er hydrogen. Fjerning av CO<sub>2</sub> er derfor nødvendig for å få rent hydrogen. Ved dampreformering av naturgass produseres det 7,05&nbsp;kg CO<sub>2</sub> for hvert kg hydrogen.

==== Dampreformering med CO<sub>2</sub>-fangst ====
Det forskes imidlertid på teknologier for damprefomering som inkluderer [[Karbonfangst og -lagring|CO<sub>2</sub>-rensing]]. Et eksempel på en slik teknologi er Sorption Enhanced Steam Methane Reforming (SE-SMR), og har blitt utviklet av [[IFE]] i en årrekke. Teknologien benytter en absorbent, for eksempel pulverisert [[dolomitt]], som absorberer CO<sub>2</sub> etter hvert som det produseres under reformeringsprosessen, og dermed øker (derav "enhanced") hydrogenproduksjonen. Absorbenten sirkuleres mellom selve reformeren hvor hydrogengassen produseres, og en ''regenerator'', hvor absorbenten utsettes for høy temperatur, som gjør at den gir slipp på CO<sub>2</sub>-gassen, og sirkuleres over til reformeren igjen. Når dolomitt absorberer CO<sub>2</sub> frigis varme, og selve reformeringen foregår på rundt 600&nbsp;°C, altså 200&nbsp;°C lavere enn konvensjonell reformering. For regenereringen må man imidlertid tilføre varme på 850&nbsp;°C. Totalt sett er utnyttelsesgraden omtrent 75%, alstå som konvensjonell reformering. Kombinerer man imidlertid en SE-SMR med en høytemperatur, strømproduserende brenselcelle, for eksempel en av typen ''fastoksid'' ([[SOFC|Solid Oxide Fuel Cell]]) kan man utnytte temperaturen fra brenselcellen til å regenerere absorbenten, og få en totalvirkningsgrad på 85%. Dette konseptet, kalt ZEG Power<ref>http://www.zegpower.com</ref>, som er et samarbeidsprosjekt mellom [[IFE]] og [[Christian Michelsen Research|CMR Prototech AS]] testes i 2014 ut på Kjeller. Dampreformering med keramisk membran uten varme er også mulig.<ref name=gemi2022>{{cite web |last1=Meland |first1=Svein Inge |title=De lager hydrogen "i en smell" – og fanger CO₂ samtidig |url=https://gemini.no/2022/07/de-lager-hydrogen-i-en-smell-og-fanger-co%e2%82%82-samtidig/ |website=[[Gemini (nettsted)|Gemini.no]] |language=nb-NO |date=14. juli 2022}}</ref>

=== Elektrolyse ===
Ved vannelektrolyse spalter man vann til hydrogen og oksygen. Prinsippet er enkelt; man trenger to elektroder, en katode og en anode, senker disse ned i en beholder med vann og tilsetter spenning. Hydrogenatomene vil da trekkes mot den negative katoden, og oksygenatomene mot anoden.

2 H<sub>2</sub>O + energi → 2H<sub>2</sub> + O<sub>2</sub>

Energiforbruket ved denne prosessen er rundt 4,5 kWh/Nm³ H<sub>2</sub>, avhengig av effektiviteten på elektrolyttene.<ref>NOU Gassteknologi, miljø og verdiskaping, 2002:7</ref>

2-3 prosent av dagens hydrogenproduksjon stammer fra vannelektrolyse. Norsk Hydro benyttet elektrolyse for å produsere ammoniakk fra 1920 – tallet til 1970 da dampreformering tok over. Teknologien som ble utviklet av Norsk Hydro lever videre i [http://www.nel-hydrogen.com NEL Hydrogen] {{Wayback|url=http://www.nel-hydrogen.com/ |date=20211219004507 }}.

'''Alkaliske elektrolysører'''

En elektrolysør er et apparat for elektrolyse. Alkaliske elektrolysører er en flytende elektrolytt, bestående av vann og kaliumhydroksid (KOH) som gjør den elektrisk ledende. Det er denne typen som er verdensdominerende i dag, og Norsk Hydro Electrolysers leverer elektrolysører med en [[virkningsgrad]] på 85 %.<ref>{{Kilde www 
 |url=http://energilink.tu.no/leksikon/hydro_electrolysers.aspx 
 |tittel=Norsk Hydro Electrolysers 
 |besøksdato=2011-05-05 
 |utgiver=Energi Link 
 |url-status=død 
 |arkivurl=https://web.archive.org/web/20111201002537/http://energilink.tu.no/leksikon/hydro_electrolysers.aspx 
 |arkivdato=2011-12-01 
 }}</ref>

De største utgiftene ved elektrolyse er strømforbruket, som utgjør opp mot 80% av totalkostnadene. Både effektivitet og strømkostnader er viktig i den sammenheng.

'''Fast polymerelektrolytt elektrolyse (PEM)'''

En nyere elektrolysør bruker et fast stoff, en ioneledende polymer, som elektrolytt. Disse er fortsatt svært dyre og ikke lønnsomme i forhold til alkaliske elektrolysører.

Det er antatt at PEM-elektrolyttene i fremtiden vil få en virkningsgrad på inntil 94 %, men i dag er virkningsgraden lavere enn de beste alkaliske elektrolyttene.<ref>{{Språkikon|en|Engelsk}}{{Kilde www
 |url=http://www.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/ 
 |tittel=Fuel Cell Technologies Program 
 |besøksdato=2011-05-05 
 |utgiver=US Department of Energy 
 |url-status=død 
 |arkivurl=https://web.archive.org/web/20060102134744/http://www.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/ 
 |arkivdato=2006-01-02 
}}</ref>

I de siste årene er det utviklet elektrolysører som opererer ved trykk på 30 bar. Man reduserer da de kommende problemene med lagring av hydrogenet.

'''Høytemperatur dampelektrolyse'''
En tredje type elektrolyse foregår med en dampelektrolysør. Disse benytter en keramisk ioneledende elektrolytt (YSZ). Dampelektrolysører kan oppnå meget høy virkningsgrad, men dette er fortsatt ikke brukbar teknologi.<ref>Bellona Hydrogen – status og muligheter (rapport nr. 6, 2002)</ref>

== Se også ==
* [[Hydrogendrevet kjøretøy]]
* [[Antihydrogen]]
* [[Brenselcelle]]
* [[Hydrogenbinding]]
* [[Isotoptabell]]
* [[Knallgass]]
* [[Periodesystemet]]
* [[Hydrogenatom]]et

== Referanser ==
<references />

== Eksterne lenker ==
* {{Offisielle lenker}}
* [http://www.hydrogen.no www.hydrogen.no - informasjon om hydrogen og hydrogenaktiviteter i Norge]
* [https://web.archive.org/web/20080915075839/http://www.kjemi.uio.no/periodesystemet/?e=H Hydrogen UiO]
* [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/H/index.html WebElements.com – Hydrogen]
* [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/H.html EnvironmentalChemistry.com – Hydrogen]
* [http://education.jlab.org/itselemental/ele001.html It's Elemental – Hydrogen]
<!--* [http://www2.bnl.gov/ton/cgi-bin/nuclide?nuc=H Table of Nuclides - Hydrogen]-->

{{Periodesystemet}}

{{Anbefalt}}
{{Autoritetsdata}}

[[Kategori:Hydrogen| ]]
[[Kategori:Brensel]]
[[Kategori:1000 artikler enhver Wikipedia bør ha]]