Înapoi la lista de elemente

Hidrogenul a fost recunoscut ca substanță distinctă de Henry Cavendish în 1776. Diagramă a unui atom simplu de hidrogen.

Hidrogenul

Numărul atomic:	1	Rază atomică:	120 pm (Van der Waals)
Simbolul atomic:	H	Punctul de topire:	-259.16 °C
Putere atomică:	1.008	Punctul de fierbere:	-252.879 °C
Configurație electronică:	1s1	State de oxidare:	-1, +1 (un oxid amfoteric)

Istorie

De la cuvântul grecesc hydro (apă), și genes (a forma). Hidrogenul a fost recunoscut ca substanță distinctă de Henry Cavendish în 1776. Diagrama unui atom simplu de hidrogen.

Hidrogenul este cel mai abundent dintre toate elementele din univers. Elementele mai grele au fost realizate inițial din atomi de hidrogen sau din alte elemente care au fost realizate inițial din atomi de hidrogen.

Surse

Se estimează că hidrogenul reprezintă mai mult de 90% din toți atomii – trei sferturi din masa universului! Acest element se găsește în stele și joacă un rol important în alimentarea universului atât prin reacția proton-proton, cât și prin ciclul carbon-azot. Procesele stelare de fuziune a hidrogenului eliberează cantități masive de energie prin combinarea hidrogenilor pentru a forma heliu.

Producția de hidrogen numai în SUA se ridică la aproximativ 3 miliarde de metri cubi pe an. Hidrogenul se prepară prin

• vapoare pe carbon încălzit,
• descompunerea anumitor hidrocarburi cu căldură,
• reacția hidroxidului de sodiu sau de potasiu pe aluminiu
• electroliza apei sau
• dispunerea din acizi de către anumite metale.

Hidrogenul lichid este important în criogenie și în studiul supraconductibilității, deoarece punctul său de topire este de numai 20 de grade peste zero absolut.

Tritiul este produs cu ușurință în reactoarele nucleare și este utilizat în producerea bombei cu hidrogen.

Hidrogenul este componenta principală a planetei Jupiter și a celorlalte planete gigantice gazoase. La o anumită adâncime în interiorul planetei, presiunea este atât de mare încât hidrogenulmolecular solid este transformat în hidrogen metalic solid.

În 1973, este posibil ca un grup de experimentatori ruși să fi produs hidrogen metalic la o presiune de 2,8 Mbar. La această tranziție, densitatea s-a modificat de la 1,08 la 1,3 g/cm3. Anterior, în 1972, laLivermore, California, un grup a raportat, de asemenea, un experiment similar în care au observat un punct de presiune-volum centrat la 2 Mbar. Predicțiile spun că hidrogenul metalic ar putea fi metastabil; alții au prezis că ar fi un supraconductor la temperatura camerei.

Compuși

Deși hidrogenul pur este un gaz, găsim foarte puțin din el în atmosfera noastră. Hidrogenul gazos este atât de ușor încât, necombinat, hidrogenul va căpăta suficientă viteză în urma coliziunilor cu alte gaze încât va fi expulzat rapid din atmosferă. Pe Pământ, hidrogenul se găsește în principal în combinație cu oxigenul în apă, dar este prezent și în materia organică, cum ar fi plantele vii, petrolul, cărbunele etc. Este prezent ca element liber în atmosferă, dar numai mai puțin de 1 ppm în volum. Cel mai ușor dintre toate gazele, hidrogenul se combină cu alte elemente – uneori în mod exploziv – pentru a forma compuși.

Utilizări

Cantități mari de hidrogen sunt necesare în comerț pentru fixarea azotului prin procedeul Haber cu amoniac, precum și pentru hidrogenarea grăsimilor și uleiurilor. De asemenea, este utilizat în cantități mari în producția de metanol, în hidrodealchilarea, hidrocracarea șihidrodesulfurarea. Alte utilizări includ combustibilul pentru rachete, sudarea, producerea de acid clorhidric, reducerea minereurilor metalice și umplerea baloanelor.

Puterea de ridicare a 1 picior cub de hidrogen gazos este de aproximativ 0,07 lb la °C, 760 mmpresiune.

Pila de combustie cu hidrogen este o tehnologie în curs de dezvoltare care va permite obținerea unor cantități mari de energie electrică folosind o sursă de hidrogen gazos.

Se ia în considerare o întreagă economie bazată pe hidrogenul generat de energia solară și nucleară. Acceptarea publică, investițiile mari de capital și costul ridicat al hidrogenului în raport cu combustibilii actuali sunt doar câteva dintre problemele cu care se confruntă o astfel de economie. Situate în regiuni îndepărtate, centralele electrice ar electroliza apa de mare; hidrogenul produs ar fi transportat prin conducte către orașe îndepărtate. Hidrogenul nepoluant ar putea înlocui gazul natural, benzina etc. și ar putea servi ca agent de reducere în metalurgie, procesare chimică, rafinare etc. De asemenea, ar putea fi folosit pentru a transforma gunoiul în metan și etilenă.

Forme

În afară de izotopi, s-a demonstrat că, în condiții obișnuite, hidrogenul gazos este un amestec de două tipuri de molecule, cunoscute sub numele de ortohidrogen și parahidrogen, carediferă unul de altul prin spinii electronilor și nucleilor lor.

Hidrogenul normal, la temperatura camerei, conține 25% din forma para și 75% din ortoformă. Forma orto nu poate fi preparată în stare pură. Deoarece cele două forme diferă din punct de vedere energetic, diferă și proprietățile fizice. Punctele de topire și de fierbere ale hidrogenuluipara sunt cu aproximativ 0,1°C mai mici decât cele ale hidrogenului normal.

Izotopii

Izotopul obișnuit al hidrogenului, H, este cunoscut sub numele de Protium, ceilalți doi izotopi suntDeuteriul (un proton și un neutron) și Tritiul (un protron și doi neutroni). Hidrogenul este singurul element ai cărui izotopi au primit nume diferite. Deuteriul și tritiul sunt amândoi utilizați ca și combustibil în reactoarele de fuziune nucleară. Un atom de deuteriu se găsește în aproximativ 6000 de atomi de hidrogen.

Deuteriul este folosit ca moderator pentru a încetini neutronii. Atomii de tritiu sunt, de asemenea, prezenți, dar în proporții mult mai mici. Tritiul este produs cu ușurință în reactoarele nucleare și este utilizat în producerea bombei cu hidrogen (de fuziune). Este, de asemenea, utilizat ca agent radioactiv la fabricarea vopselelor luminoase și ca trasor.

.