水素循環：フェーズと重要性 - 理科

水素サイクルは、地球の周りの水を介して水素が移動し、したがって、この要素の化学的および原子組成の不可欠な一部であるていることプロセスです。

水圏は、酸素と水素の組み合わせによってのみ形成される元素である水からのみ水素を取得します。写真の合成中、二酸化炭素と結合した後、水の解離によってグルコースが生成され、水素が生成されます。

Vatyka / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0）

植物は草食動物に食料を提供し、これらの動物は植物からのみグルコースとタンパク質を取得します。水素は生物の重要なエネルギー源である炭水化物を形成し、これらの炭水化物は食物として届きます。

地球上には無数の種類の生物があります。これらはすべて基本的に炭素、窒素、酸素、水素で構成されています。動物はこれらの要素を自然から獲得し、形成、成長、分解などのプロセスは通常自然の中で起こります。

これらの各プロセスの結果としていくつかのサイクルが発生し、そのため、それらは互いにリンクされ、バランスを確立します。

水素サイクルの段階

水素原子は、高圧の気体または液体として保存できます。水素は、通常のガス形態の水素よりも場所をとらないため、液体水素として保存されることがよくあります。

水素原子は、別の電気陰性原子の近くに存在する強い電気陰性原子と孤立電子対を結合させると、水素結合を形成して分子を形成します。2つの水素原子が水素分子（略してH2）を構成します。

水素は、水循環、炭素循環、窒素循環、硫黄循環など、多くの生物地球化学循環の主要な構成要素です。水素は水分子の構成要素であるため、水素循環と水循環は深く関連しています。

植物はまた、土壌と大気からの水と二酸化炭素を再結合して、光合成と呼ばれるプロセスでグルコースを形成します。植物が消費されると、水素分子が放牧動物に移動します。

有機物は植物や動物が死ぬと土壌に貯蔵され、水素分子は酸化によって大気中に放出されます。

私たちの惑星の水素のほとんどは水に含まれているため、水素循環は水循環と密接に関連しています。水素サイクルは、水面からの蒸発から始まります。

水圏には、大気、地球、地表水、地下水が含まれます。水がサイクルを移動すると、液相、固体相、気相の間で状態が変化します。

水は、蒸発（植物の蒸散を含む）、昇華、降水量、浸透、流出、および地下の流れ。

植物は根から土壌から水分を吸収し、それを汲み上げて葉に栄養素を供給します。汗は蒸発した水の約10％に相当します。

これは、植物の葉から大気中への水蒸気の排出です。かなりの量の水分が含まれているにもかかわらず、目では見ることができないプロセスです。大きなオークは年間151,000リットルを発汗させると信じられています。

汗が多いことも、植生の多い場所では湿度が高い理由です。このプロセスで発生する水の量は、植物自体、土壌（土壌）の水分、周囲の温度、および植物の周りの風の動きによって異なります。

浸透に道を譲るのは、あらゆる形態の地面への水の落下です。これは、水が地面に吸収されるか、表面を流れるプロセスです。このプロセスは、再生可能な資源を維持する地球のサイクルの一部として何度も繰り返されます。

主に水を作るために使用されます。水素ガスは金属鉱石の還元に使用できます。

化学工業でも塩酸の製造に使用されています。水素原子溶接（AHW）にも同じ水素ガスが必要です。

水素にはさまざまな用途があります。最軽量の要素であり、気球の持ち上げ剤として使用できますが、可燃性も高いため危険です。この性質などにより、水素は燃料としての使用に適しています。

水素は可燃性が高いため、特に純酸素と混合すると、ロケットの燃料として使用されます。これらは通常、液体水素と液体酸素を組み合わせて爆発性の混合物を作ります。

水素は、点火すると淡水になるため、最もクリーンな燃料の1つです。これが、このガスを使って動力を供給できるエンジンを作ろうとする主な理由の1つです。

水素は非常に可燃性ですが、ガソリンも同様です。注意が必要ですが、自動車で使用される水素の量は、使用されるガソリンの量以上の危険をもたらすことはありません。

地球上で最もクリーンな燃料の1つであるにもかかわらず、大量生産のためのその高いコストにより、近い将来、商用車および国産車に使用することが不可能になります。

水素が極端な温度に加熱されると、その原子の核が融合してヘリウム核が生成されます。この融合により、熱核エネルギーと呼ばれる膨大な量のエネルギーが放出されます。このプロセスは、太陽のエネルギーを作成するものです。

発電機はガスを冷媒として使用するため、多くのプラントではガスを漏れ検査剤として使用しています。他のアプリケーションには、アンモニアの生産と処理が含まれます。

アンモニアは多くの家庭用クリーニング製品の一部です。また、不健康な不飽和脂肪を飽和油や脂肪に変えるために使用される水素化剤です。