Brint: Forskelle mellem versioner

Brint er et af de få brændstoffer, der har højere brændværdi end [[olie]] og [[benzin]], og det bruges derfor som raketbrændstof i bl.a. de amerikanske [[rumfærge]]rs interne hovedmotorer. Brint indgår også som væsentlig bestanddel i de [[molekyle]]r, som [[olie]] og [[benzin]] består af. Ved [[forbrænding]] af brint dannes [[vand]].

Det er blevet anslået, at brint udgør omkring 3/4 af den kendte del af universets masse. På [[Jorden]] findes brint primært bundet til andre grundstoffer som i vand og [[organisk materiale]]. Der findes en lille smule fri brint i [[jordensJordens atmosfære]] (ca. 1 [[parts per million|ppm]] efter volumen). Fri brint fremstilles bl.a. ved [[elektrolyse]] af vand.

Brintatomet holdes sammen af den [[elektricitet|elektriske]] tiltrækning mellem den positivt ladede proton og den negativt ladede elektron. Størrelsen af den tiltrækkende kraft er givet ved [[Coulombs lov]]: <math>F = \frac{1}{4\pi \varepsilon_0}\frac{e^2}{r^2}</math>, hvor <math>e</math> er elementarladningen, <math>r</math> er afstanden mellem elektron og proton, og <math>\varepsilon</math> er [[vakuumpermittivitet]]en. Da elektronen er næsten 2000 gange lettere end protonen, kan man med god tilnærmelse antage, at protonen ligger stille, eller rettere at elektronen følger protonen i den bevægelse, som brintatomet som helhed måtte udføre. Problemet er altså at bestemme, hvordan elektronen bevæger sig i forhold til kernen. Brintatomets stabilitet er imidlertid uforklarlig, hvis man holder sig inden for rammerne af den klassiske [[elektromagnetisme]]. I planetmodellen for brintatomet antages elektronen at udføre en [[jævn cirkelbevægelse]] om kernen, men da [[acceleration]]en i en sådan bevægelse er forskellig fra nul, ville elektronen udsende elektromagnetisk stråling og gradvis spiralere ind i kernen.

Ikke alene [[energi]]en er kvantiseret, elektronens [[impulsmoment]] er det også. Det viser sig at der i den <math>n</math>'te stationære tilstand er <math>n</math> mulige værdier af impulsmomentet, nemlig <math>L = \frac{lh}{2\pi}</math>, hvor <math>h</math> er [[Plancks konstant]], og <math>l = 0,\ldots, n-1</math>. I større atomer svarer forskellige værdier af <math>l</math> til forskellige energiniveauer, men i brintatomet afgøres energien alene af hovedkvantetallet <math>n</math>. Impulsmomentet har imidlertid betydning for, hvor man kan forvente at antræffe elektronen, hvis man foretager en måling af dens position. <math>l = 0</math> svarer til kuglesymmetri. I denne tilstand er der endda en vis sandsynlighed for at elektronen befinder sig ''inde'' i kernen.

Bohrs atommodel forudsiger korrekt [[bølgelængde]]rne af det [[lys]], som findes i brintatomets [[linjespektrum]]. Brintatomet kan overgå fra en stationær tilstand (<math>n</math>) til en anden (<math>m</math>) ved [[absorption af stråling]] eller [[spontan emission]] af elektromagnetisk stråling, hvis fotonenergi er lig forskellen mellem atomets energi i hver af de to stationære tilstande: <math>\varepsilon = E_n - E_m</math>. Ifølge [[Max Planck|Plancks]] kvantehypotese er fotonenergien lig <math>h\nu</math> hvor <math>\nu</math> er strålingens frekvens. Det følger heraf at strålingens bølgelængde er givet ved