Υδρογόνο: ο σπόρος του Σύμπαντος

Ανάμεσα στα τρία ως είκοσι λεπτά μετά την έναρξη της διαστολής του Σύμπαντος.

Το έργο αρχίζουμε να το παρακολουθούμε από κάποια δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Εκρηξη. Πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια, ποζιτρόνια, φωτόνια και νετρίνα είχαν δημιουργήσει μια συμπαντική «σούπα», όπως επικράτησε να αποκαλείται αυτή η κατάσταση. Μια σούπα που όμως διαστελλόταν και διπλασιαζόταν σε όγκο μέσα σε μερικά δευτερόλεπτα (ενώ τώρα που το Σύμπαν είναι περίπου 15 δισεκατομμυρίων ετών σε ηλικία και η ταχύτητά του δεν συγκρίνεται με τότε, για να διπλασιαστεί θα πρέπει να περάσουν κάπου 18 δισεκατομμύρια χρόνια). Η μεγάλη ταχύτητα διαστολής λοιπόν δεν επέτρεπε να δημιουργηθούν εξ αρχής τα πιο πολύπλοκα άτομα των στοιχείων που γνωρίζουμε σήμερα. Ετσι, η πρώτη συγκροτημένη δομή, που ενεργειακά ευνοείται από τις τότε συνθήκες, είναι ένα πρωτόνιο συνδεδεμένο με ένα νετρόνιο. Αυτός είναι ένας πυρήνας Δευτερίου. Και από δυο πυρήνες Δευτερίου στις τότε συνθήκες μπορούσαν να προκύπτουν οι πυρήνες του στοιχείου Ηλιον, όπου έχουμε δυο πρωτόνια και δυο νετρόνια γερά συνδεδεμένα μεταξύ τους. Το Δευτέριο όμως πώς δημιουργήθηκε; Δημιουργήθηκε από πρωτόνια. Διότι κατά την προσέγγισή τους και κάτω από κατάλληλες συνθήκες μπορούσαν να δημιουργούν έναν σταθερό πυρήνα όπου όμως το ένα πρωτόνιο εκπέμπει ένα ποζιτρόνιο (δηλαδή ένα σωματίδιο ισοδύναμο με το ηλεκτρόνιο σε ποσότητα φορτίου αλλά θετικό) και μετατρέπεται σε πρωτόνιο. Αρα το πρώτο στοιχείο που εμφανίστηκε στο Σύμπαν ήταν το υδρογόνο και αυτό έδωσε το ισότοπό του Δευτέριο. Από εκεί δημιουργήθηκε το στοιχείο Ηλιον, στα πρώτα βήματα του σχηματισμού του Σύμπαντος. Σήμερα το υδρογόνο συνεχίζει να είναι το καύσιμο που αναλώνεται στον Ηλιο, σε θερμοκρασία 13 εκατομμυρίων βαθμών και πυκνότητα 200 κιλών ανά λίτρο. Χάρη σε αυτή την καύση θερμαίνονται οι πλανήτες γύρω του, άρα και η Γη μας.

Σε ελληνικές λέξεις κατέφυγε το 1778 ο Γάλλος Αντουάν Λαβουαζιέ (1743-1794). Δηλαδή στο «ύδωρ» και το «γένος» για να βαφτίσει μαζί με τους Μορβό, Φουρκρουά και Μπερτολέ το στοιχείο που όταν αντιδράσει με το οξυγόνο προκύπτει τελικά νερό.

Ατομικός αριθμός: 1

Ατομικό βάρος: 1,00794

Το 75% του ορατού Σύμπαντος αποτελείται από υδρογόνο.

Είναι το τρίτο πιο άφθονο στοιχείο στον φλοιό της Γης, μέχρι βάθους 16 χιλιομέτρων.

600 εκατομμύρια τόνοι Υδρογόνου καταναλώνονται κάθε δευτερόλεπτο στον Ηλιο, όλο το εικοσιτετράωρο

596 εκατομμύρια τόνοι από το στοιχείο Ηλιον παράγονται την ίδια στιγμή.

Τα 4 εκατομμύρια της διαφοράς είναι η ενέργεια που παράγεται κατά τη μετάβαση από Υδρογόνο σε Ηλιον και εκπέμπεται στο Σύμπαν, φθάνοντας και ως εμάς. Κατά τους υπολογισμούς ο Ηλιος θα συνεχίσει να εκπέμπει αυτή την ενέργεια για περίπου 7 δισ. χρόνια ακόμη.

Εκτός από το ότι είναι το πιο διαδεδομένο στοιχείο στο ορατό Σύμπαν, συμμετέχοντας στη σύνθεση των υδρατμών που περιβάλλουν τη Γη, βοηθάει η μέση θερμοκρασία του πλανήτη μας να μένει στους υποφερτούς +15 βαθμούς Κελσίου αντί για -20 περίπου. Ομως η πιο βασική του αρετή για τη ζωή μας είναι ότι φτιάχνει τους δεσμούς υδρογόνου, όπου άτομα υδρογόνου από ένα μόριο μπορούν να έλκουν άτομα υδρογόνου από άλλο μόριο. Το μόριο του νερού, για παράδειγμα, είναι αρκετά ελαφρύ, οπότε το νερό θα ήταν δυνατόν να βρίσκεται σε αέρια κατάσταση ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου, όμως λόγω των δεσμών του υδρογόνου τα μόρια συγκρατούνται αρκετά κοντά ώστε να συγκροτούν ένα υγρό. Κάτι ανάλογο συμβαίνει και με τον πάγο: οι δεσμοί υδρογόνου, στις χαμηλές θερμοκρασίες, επιτρέπουν να δημιουργείται ένα κρυσταλλικό πλέγμα με τέτοιον τρόπο ώστε ο πάγος να είναι λιγότερο πυκνός από το νερό και έτσι να επιπλέει. Η Διπλή Ελικα του DNA οφείλει τη δομή της και στους δεσμούς υδρογόνου ενώ επίσης στις πρωτεΐνες από τους μυς και τον εγκέφαλο ως τα ένζυμα συναντούμε δεσμούς υδρογόνου.

Το υδρογόνο μπορεί να υπάρξει ακόμη και σε «μεταλλική» μορφή. Αλλά πώς; Οταν πάρεις όπως το 1996 ένα στρώμα υγρού υδρογόνου με πάχος μόλις μισό χιλιοστό και το υποβάλεις σε πίεση 2 εκατομμυρίων ατμοσφαιρών. Τότε διαπιστώνεις ότι μπορεί να περάσει από μέσα ηλεκτρικό ρεύμα σαν να ήταν ένας μεταλλικός αγωγός.

Η παγκόσμια παραγωγή υδρογόνου υπολογίζεται σε 400 εκατομμύρια τόνους τον χρόνο και χρησιμοποιείται κυρίως για παραγωγή αμμωνίας που πάει στα λιπάσματα, μεθανόλης για να φτιαχτούν στη συνέχεια πλαστικά και μαργαρίνης από τα φυτικά λίπη. Η γνωστή Βόμβα Υδρογόνου, αν και ποτέ δεν χρησιμοποιήθηκε, είναι ένα φοβερά καταστρεπτικό όπλο. Περιέχει μια μικρή ατομική βόμβα που εκρήγνυται αυτή πρώτα. Με την έκρηξη προκύπτουν τα απαραίτητα νετρόνια και η απαιτούμενη ενέργεια ώστε το μόριο του Λιθίου το ενωμένο με Δευτέριο να πάρει ένα νετρόνιο, να δώσει Ηλιο και Τρίτιο. Το Τρίτιο συντήκεται με Δευτέριο και η έκρηξη που επακολουθεί εκλύει στο περιβάλλον ενέργεια ισοδύναμη με εκατομμύρια τόνους ΤΝΤ, ικανή να καταστρέψει μια πόλη ενός εκατομμυρίου κατοίκων.

Μπορώ να πίνω Βαρύ Υδωρ αντί για συνηθισμένο νερό; Κάνει καλό;

Βαρύ Υδωρ ονομάζουν το νερό όπου αντί για το συνηθισμένο υδρογόνο έχουμε υδρογόνο με ένα νετρόνιο στον πυρήνα εκτός από το πρωτόνιο. Η απάντηση είναι όχι. Εκτός του ότι θα σας έπεφτε και κομμάτι ακριβό το νερό αυτό (σε μικρή ποσότητα εμφανίζεται μετά την ηλεκτρόλυση, δηλαδή την αποσύνθεση του συνηθισμένου νερού σε οξυγόνο-υδρογόνο), δεν συμμετέχει στις διάφορες ζωτικές διαδικασίες του οργανισμού με τον ίδιο τρόπο όπως το συνηθισμένο νερό και στο βάθος παραμονεύει ένα άσχημο τέλος.

Το θερμός οι φυσικοί και οι χημικοί το ξέρουν ως Δοχείο-Dewar. Διότι το 1898 ο Αγγλος James Dewar (1842-1923) έφτιαξε το πρώτο θερμός, αυτό το δοχείο μέσα σε άλλο δοχείο και μεταξύ των δύο να υπάρχει κενό, για να μπορέσει να διατηρήσει εκεί υγροποιημένο υδρογόνο.

Εχουμε απορρόφηση της ερυθράς και της υπέρυθρης ακτινοβολίας που πέφτει επάνω στους πάγους από τον συντονισμό με τον δεσμό μεταξύ οξυγόνου – υδρογόνου που αρχίζει να πάλλεται. Οταν αφαιρείς το ερυθρό τμήμα της από την ηλιακή ακτινοβολία αυτό που ανακλάται θα έχει μια απόχρωση προς το γαλάζιο.

Αναφέρεται πιο πολύ σαν ευφυολόγημα ότι ο Τιτανικός βυθίστηκε από τους… δεσμούς υδρογόνου, αφού αυτοί είναι υπεύθυνοι για τη δημιουργία των παγόβουνων που επιπλέουν στο νερό.